古籍上關於指南車的記載相當多，但分歧較大，直到現在，許多學者對它的看法也不壹致。首先，指南車的用途是什麽？是指南(方向)用的嗎？壹些學者就指出：指南車是中國古代皇帝大駕出行時儀仗車的壹種，既不用於實測方向，更不用於指導實踐。那麽，指南車是誰最早發明的？相傳為黃帝所作，也有的說是周公所作。實際上，大約是西漢問世。《西京雜記》壹書中說：“司南車，駕四，中道”。以後，東漢張衡、三國馬鈞都曾造過指南車。據說，馬鈞的指南車，是上裝壹木人，下連磁石，不管車子向什麽方向行駛，木人的手始終向南指著。然而，這種說法是不大可靠的。指南車到底是什麽樣子？《晉書·輿服誌》上才較為明確：“司南車，壹名指南車，駕四馬，其下制如樓，三級；四角金龍銜羽葆；刻木為仙人，衣羽衣，立車上，車雖回運而手常指南。”稍後的南朝時期的宋、齊也有指南車。《宋書·禮誌》說：“其制如鼓車，設木人於車上，舉手指南。車雖回轉，所指不移。”《南齊書·祖沖之傳》也說：“沖之改造(指南車之)銅機，圓轉不窮而司方如壹。”
其他史籍對指南車的記載也還有不少，但是壹般都只限於外形、性能、制造過程、使用情況等，還夾雜壹些傳說故事。壹直到宋代，對指南車才有較詳細的記述。《宋史》、《愧郯錄》對燕肅和吳德仁制造的兩種指南車的內部傳動系統，以及大小、規格、型制等，均有較為具體的記載。我們從中了解到指南車的結構和原理，大體是這樣的：車身為壹轅雙輪車，車箱為重構結構，上立壹木人，引臂南指。車箱內部設置有壹套可自動離合的齒輪傳動機構。當車子行進中偏離正南方向，向東(左)轉彎時，東轅前端向左移動，而後端向右(向西)移動，即將右側傳動齒輪放落，使車輪的轉動能帶動木人下方的大齒輪向右轉動，恰好抵消車輛向左轉彎的影響，使木人手臂仍指南方。當車子向西(右)轉彎時，則左側的傳動齒輪放落，使大齒輪向左轉動，以抵消車子右轉的影響。而車子向正前方行進時，車輪與齒輪系是分離的，因此木人手臂所指的方向不受車輪轉動的影響。如此，不管車子的運動方向是東西南北，或不斷變化，車上木人的手臂總是指向南方，起著指引方向的作用(據陰法魯、許樹安主編《中國文化史》3)。
可見，我國古代指南車是巧妙地運用機械原理制造而成。《宋史》雖有較詳記載，但仍不夠具體，也無圖可循，所以現在關於指南車內部構造圖形的不同學術觀點，已近二十種。看來，要徹底了解其中奧秘，還有待繼續研究。