三星堆遗址及其出土文物的许多重大学术问题，仍是难以破译的千古之谜。虽然专家学者对其中“七大千古之谜“争论不休，但终因无确凿证据而成为悬案。
三星堆文化来自何方?有其来源与岷江上游新石器文化有关、与川东鄂西史前文化有关、与山东龙山文化有关等看法，即人们认为三星堆文化是土着文化与外来文化彼此融合的产物，是多种文化交互影响的结果。但究竟来自何方?
三星堆遗址居民的族属为何?目前有氐羌说、濮人说、巴人说、东夷说、越人说等不同看法。多数学者认为岷江上游石棺葬文化与三星堆关系密切，其主体居民可能是来自川西北及岷江上游的氐羌系。
三星堆古蜀国的政权性质及宗教形态如何?三星堆古蜀国是一个附属于中原王朝的部落军事联盟，还是一个相对独立的已建立起统一王朝的早期国家?其宗教形态是自然崇拜、祖先崇拜还是神灵崇拜?或是兼而有之?
三星堆青铜器群高超的青铜器冶炼技术及青铜文化是如何产生的?
三星堆古蜀国何以产生、持续多久，又何以突然消亡?
出土上千件文物的两个坑属何年代及什么性质?年代争论有商代说、商末周初说、西周说、春秋战国说等，性质有祭祀坑、墓葬陪葬坑、器物坑等不同看法。
晚期蜀文化的重大之谜“巴蜀图语“。三星堆出土的金杖等器物上的符号是文字?是族徽?是图画?还是某种宗教符号?可以说，如果解开“巴蜀图语“之谜，将极大促进三星堆之谜的破解。
三星堆是现代考古学起步时期最早发现的大遗址之一。自20世纪30年代三星堆遗址被发现，到1986年两个祭祀坑的发掘，三星堆就以历史久远、文物精美、文化独特、神秘莫测而引起世人的瞩目。从调查的研究成果来看，它距今约有4000-5000年的历史。据专家推测，三星堆应是成都平原历史最久的古蜀国的中心，而且它处于与之相连续的系列古文化遗址的中心位置，从科学角度来判断，在其周边还会有一系列与之相呼应的遗址群。因此三星堆的发现对考古学、历史学、人类学都有着特殊的历史意义。
三星堆的发现震惊了国内外学术界的原因，首先是因为它的发现与长期以来人们对巴蜀文化的认识大相径庭，甚至有些地方是完全不同的。其次，它的发现也验证了古代文献中对古蜀国记载的真实性。传统上认为在古代巴蜀地区是一个相对封闭的地方，与中原文明没有关联或很少有交往等观念。而三星堆遗址的发现证明，它应是华夏商周时期前后一个重要的诸侯国，它的文化虽然具有独特性，但与中原文化有着一定的渊源。三星堆遗址是人类了解四川地区，甚至是华夏西南地区历史文化发展的重要途径。