《山海經》的性質，歷代說法不盡相同。《漢書·藝文誌》把它列入形法類，東漢班固則列入術數類，而劉秀歆則認為《山海經》是壹部地理博物著作。西晉郭璞很推崇《山海經》，認為它是壹部可信的地理文獻。至明代，胡應麟認為《山海經》為“古今語怪之祖”，始將該書列入“語怪”之書。
清《四庫全書》也把此書列入小說類。近代魯迅也認為此書是巫覡、方士之書。然而大多數論者認為《山海經》是壹部早期有價值的地理著作，其中尤以《五藏山經》地理價值最高。
歷代對《山海經》的地學價值的認識經歷著壹個反復曲折的過程。東漢時，著名的治水專家王景，從治卞入手治河，臨行，明帝贈送給他的參考書中就有《山海經》。北魏酈道元作《水經註》時，引用《山海經》達80余處。以後《隋書·經籍誌》、《舊唐書·經籍誌》、《新唐書·藝文誌》及王堯臣《崇文總目》皆將其列入史部地理類書。明清時代是《山海經》地學價值被貶時期，被說成“多雜以神怪”、“道裏山川難考據”。至近代，顧頡剛作《五藏山經試探》，發表了許多極為精辟的見解，使人們重新認識《山海經》的科學價值。其後，譚其驤又作《“山經”河水下遊及其支流考》，利用《山海經》中豐富的河道資料，將《北山經》中註入河水下遊的支流壹條壹條梳理，並加以排比，考證出壹條最古的黃河故道。此文的發表，進壹步確立了《山海經》尤其是《五藏山經》在地理學上的科學地位。
《山海經》的作者與成書年代，眾說紛紜。東漢劉秀《上山海經表》中，主張該書出於唐虞之際，系禹、益所作。以後《爾雅》、《論衡》、《吳越春秋》皆從其說。此說比現最早，流傳時間也長。然而，北魏酈道先作《水經註》時已發現：
《山海經》編書稀絕，書策落次，難以輯綴，後人又加以假合，與原意相差甚遠。開始懷疑此書非出於壹人壹時之手。北齊《顏氏家訓·書證篇》又據《山海經》文中有長沙、零陵、桂陽、諸暨等秦漢以後的地名，認為絕非是禹、益所作。《隋書·經籍誌》亦雲斷不作於三代以上。此後隨著考古學與弁偽學的發展，禹、益之說日趨被否定。
當代學者較壹致認為《山海經》是由幾個部分匯集而成，並非出於壹人壹時之手。但具體看法又不同，有學者認為《山海經》由三大部分組成，其中以《山經》成書年代最早，為戰國時作；《海經》為西漢所作；《大荒經》及《大荒海內經》為東漢至魏晉所作。有的學者從《山海經》中《山經》與《禹貢》作比較研究，結論是《山經》所載出川於周秦河漢間最詳最合，故作者當是這壹地區的人。至於時代當在《禹貢》之後，戰國後期。
《山海經》的今傳本為18卷39篇，其中《山經》（又稱《五藏山經》）5卷，包括《南山經》、《北山經》、《東山經》、《中山經》***21000字，占全書的2/3。《海內經》、《海外經》8卷，4200字。《大荒經》及《大荒海內經》5卷，5300字。
晉郭璞作註，其後考證註釋者有清代畢沅《山海經新校正》和郝懿行《山海經箋疏》。
《山海經》中最具有地理價值的部分《五藏山經》，是全書中最為平實雅正，從形式至內容都以敘述各地山川物產為主，盡管也雜有神話，比例不大，無疑是壹部早期地理書。
《山海經》記載的山川比早些時代《禹貢》豐富，其記載山嶽***15000字，其篇幅之長，相當《禹貢》導山部分的14倍。《禹貢》所記山嶽僅4列，而《山經》則發展成26列。
《山經》以山為綱，分中、南、西、北、東五個山系，分敘時把有關地理知識附雨上去。全文以方向與道裏互為經緯，有條不紊。在敘述每列山嶽時還記述山的位置、高度、走向、陡峭程度、形狀、谷穴及其面積大小，並註意兩山之間的相互關連，有的還涉及植被覆蓋密度、雨雪情況等，顯然已具備了山脈的初步概念，堪稱我國最早的山嶽地理書。在敘述河流時，必言其發源與流向，還註意到河流的支流或流進支流的水系，包括某些水流的伏流和潛流的情況以及鹽池、湖泊、井泉的記載。
《山海經》的地域範圍：《南山經》東起浙江舟山群島，西抵湖南西部，南抵廣東南海，包括今浙、贛、閩、粵、湘5省。
《西山經》東起山、陜間黃河，南起陜、甘秦嶺山脈，北抵寧夏鹽池西北，西北達新疆阿爾金山，《北山經》西起今內蒙、寧夏騰格裏沙漠賀蘭山，東抵河北太行山東麓，北至內蒙陰山以北。《東山經》包括今山東及蘇皖北境。《中山經》西達四川盆地西北邊緣。
《山海經》記載眾多的原始地理知識，有如南方巖溶洞穴，北方河水季節性變化，不同氣候帶的地理景觀與動植物分布的特點。
《山海經》在物質資源分布的篇幅中，對於礦產的記載尤其詳細，提及礦物產地300余處，有用礦物達七八十種，並把它們分成金、玉、石、土四類。希臘學者喬菲司蒂斯在公元前371—前286年所著《石頭誌》被認為是世界上最古老的地質文獻，但它記載的礦物僅16種，把這些礦物分成金、石、土三類。而與其同時代或稍晚的《山海經》所記的礦物種類是它的5倍，分類更細。《山海經》還註意到礦物的***生現象，並據其硬度、顏色、光澤、透明度、構造、敲擊聲、醫藥性等識別礦物的方法，及詳細記述動植物形態、性能和醫療功效，因此《山海經》在礦物學分類上有突出貢獻。撰寫《中國科學技術史》的英國李約瑟說：“《山海經》是壹個名副其實的寶庫，我們可以從中得到許多古人是怎樣認識礦物和藥物之類物質的知識。”
《山海經》在地理學史上占有壹定的位置。作者以《中山經》所在地區為世界的中心，四周是《南山經》、《西山經》、《北山經》、《東山經》構成大陸，大陸被海包圍著，四海之外又有陸地和國家，再外還有荒遠之地，這就是世界。《山海經》的結尾指出：“天地之東西二萬八千裏，南北二萬六千裏。”
這在科學發展的今天來看似乎是天真可笑的，但在2000多年前《山海經》的作者已認為世界不是不可知的，而是可以認識的，世界是有極限的，是可以測量出的，這在研究地理學史上是極為珍貴的資料。
但《山海經》也有其局限性。《山經》記載447座山，據考證，其中見於漢晉以來記載並能實指方位者，約140余座，不及總數1/3。而這140余座山分布極不平衡，其中半數屬《中山經》，另半分屬南、西、東山經。就所記山的方向而言，整個經講的大方向基本正確。在裏距方面，除《中山經》所在的晉南、陜中、豫西、河、渭、伊、洛地區所載較為詳細準確外，其他經中裏距差別很大，可信度差。《海經》中記了60余個遠方異國，但除了天毒、朝鮮等少數名稱外，大都以當地人的形狀命名，如結胸國、大人國等，顯然不是真實國名。至於有關各國的形貌、起居與風俗，亦多傳聞之詞。《大荒經》中，詭譎荒誕成分更多，有地理價值的內容更少。