《山海经》最重要的价值也许在于它保存了大量神话传说，这些神话传说除了我们大家都很熟悉的如夸父逐日、精卫填海、羿射九日、鲧禹治水等之外，还有许多是人们不大熟悉的。如《海外北经》中载：“共工之臣曰相柳氏，九首，以食于九山。相柳之所抵，厥为泽溪。禹杀相柳，其血腥，不可以树五谷种。禹厥之，三仞三沮，乃以为众帝之台。在昆仑之北，柔利之东。相柳者，九首人面，蛇身而青。不敢北射，畏共工之台。台在其东。台四方，隅有一蛇，虎色，首冲南方。”这个禹杀相柳的传说充满了神奇色彩，既可从文学或神话学的角度来研究，也可以从中看出共工、相柳、禹三人之间的关系，由此可见古代民族部落之间的斗争。《山海经》中大量存在的这些神话传说，是今天我们研究原始宗教的难得材料。例如：巫咸国在女丑北，右手操青蛇，左手操赤蛇。在登葆山，群巫所从上下也。(《海外西经》)有灵山，巫咸、巫即、巫盼、巫彭、巫姑、巫真、巫礼、巫抵、巫谢、巫罗十巫从此升降，百药爰在。(《大荒西经》)
在《山海经》的神话中，不仅可以看到巫师的活动，也可以看到古代民族的信仰、崇拜等。在《山海经》中，存在着大量的神奇动物的记载，这些动物主要是鸟、兽、龙、蛇之类，它们往往具有神奇的力量。这些动物很可能就是古人的图腾崇拜。如上文所引的《海外西经》中的文字。“巫咸国在女丑北，右手操青蛇，左手操赤蛇。”蛇可能就是巫咸国的图腾。研究中国古代的宗教信仰，《山海经》是必不可少的参考资料。
《山海经》中的神话传说不仅仅是神话传说，同时，在一定程度上它又是历史。虽然由于浓厚的神话色彩，其真实性要大打折扣，但是，它们毕竟留下了历史的影子。把几条类似的材料加以比较，有时还是可以看到历史的真实面貌的。例如上文所引《大荒北经》中黄帝战蚩尤的记载，剔除其神话色彩，我们可以从中看到一场古代部落之间的残酷战争。又如《大荒西经》、《海内经》中记载了一个黄帝的谱系：黄帝妻雷祖，生昌意。昌意降处若水，生韩流。韩流擢首、谨耳、人面、豕喙、麟身、渠股、豚止，取淖子曰阿女，生帝颛顼。(《海内经》)颛顼生老童，老童生重乃黎。帝令重献上天，令黎邛(印)下地。下地是生噎，处于西极，以行日月星辰之行次。(《大荒西经》)这个谱系具有传奇色彩，具有神谱的性质，但是，它与《大戴礼记·帝系篇》、《史记·五帝本纪》、皇甫谧《帝王世纪》基本相同。
同时，《山海经》又是一部科技史，它既记载了古代科学家们的创造发明，也有他们的科学实践活动，还反映了当时的科学思想以及已经达到的科学技术水平。例如，关于农业生产，《大荒海内经》载：“后稷是始播百谷”，“叔均是始作牛耕”。《大荒北经》载：“叔均乃为田祖。”关于手工业，《大荒海内经》载：“义均是始为巧倕，是始作下民百巧。”关于天文、历法，《大荒海内经》载：“噎鸣生岁有十二。”《大荒西经》载：“帝令重献上天，令黎邛下地。下地是生噎处于西极，以行日月星辰之次。”诸如此类的记载不胜枚举。有一些自然现象的记载尤其珍贵，这在其他书中是看不到的，如《海外北经》载：“钟山之神，名曰烛阴。视为昼，暝为夜；吹为冬，呼为夏；不饮、不食、不息、息为风。身长千里。在无{上启下月}之东。其为物，人面，蛇身，赤色，居钟山下。”
现在，许多学者均认为，《山海经》在这里记载的是北极地带半年为昼，半年为夜的极地现象，只不过是古人无法解释这种现象，于是就用神话来解释。这种记载无疑是宝贵的科学资料。类似的例子还有不少。
例如《大荒东经》载：“汤谷上有扶木，一日方至，一日方出，皆载于乌。”又如《海外东经》载：“汤谷上有扶桑，十日所浴，在黑齿北，居水中。有大木，九日居下枝，一日居上枝。”这两条记载，有人认为前者记载的是太阳黑子活动和北极的极地现象，后者记载的是极地附近的假日现象。此外，从《山海经》中，我们也可以看到古人对大地的探测活动。《海外东经》载：“帝命竖亥步自东极至于西极，五亿十选(万)九千八百步。竖亥右手把算，左手指青丘北。”《中山经》说：“天地之东西二万八千里。南北二万六千里。”这些记载，数字未必确实，但已反映出中国古人的探测活动。总而言之，《山海经》是一部充满着神奇色彩的著作，内容无奇不有，无所不包，蕴藏着丰富的地理学、神话学、民俗学、科学史、医学等学科的宝贵资料，细心钻研，深入探讨，就不愁没有新发现。
