《三国演义》第一百零二回中，有诸葛亮制造木牛、流马的描述，说这种运输工具“搬运粮米，甚是便利，牛马皆不水食，可以昼夜（转运）不绝”。司马懿闻报，派人去抢了数匹，命巧匠仿制二千余匹，并让军士驱驾木牛、流马，到大本营搬运粮草，往来不绝。谁知诸葛亮派人以魏军打扮混入运输队，暗中将木牛、流马口中舌头扭转，牛马便不能行动。正当魏兵疑为怪时，诸葛亮又派五百军土扮作神兵，鬼头兽身，以五彩涂面，边燃放烟火，边驱牛马而行。魏兵目瞪口呆，以为诸葛亮有神鬼相助，不敢追赶，诸葛亮轻而易举地获得许多粮草。这么神奇的运输工具，在当时可算是巧思绝作了，因而有诗赞曰：“剑关险峻驱流马，斜谷崎岖驾木牛。后世若能行此法，输将安得使人愁？”由于《三国演义》描绘得太奇妙，以致于不少人认为，所谓木牛、流马纯系小说家的杜撰。
查考史书，可见诸葛亮确实制造过木牛、流马。《三国志·诸葛亮传》记载：“（建兴）九年（231），亮复出祁山，以木牛运，粮尽退军……十二年春，亮悉大众由斜谷出，以流马运，据武功五丈原，与司马宣王对于渭南。”上述记载没有《三国演义》描绘得那么神奇，但从中可见诸葛亮以木牛、流马运粮的历史事实。
木牛、流马究竟为何物？《诸葛亮集》中的一段文字，应是可靠的资料：“木牛者，方腹曲头，一脚四足，头人领中，舌著于腹。载多而行少，宜可大用，不可小使；特行者数十里，群行者二十里也。曲者为牛头，双者为牛脚，横者为牛领，转者为丰足，覆者为牛背，方者为牛腹，垂者为牛舌，曲者为牛助，刻者为牛齿，立者为牛角，细者为牛鞅，摄者为牛鞭轴。牛仰双辕，人行六尺，牛行四步。载一岁粮，日行二十里，而人不大劳。”这段记载，虽对木牛形象作了描绘，下文还对流马的部分尺寸作了记载，但因没有任何实物与图形存留后世，多年来，围绕着木牛、流马，人们作过许多猜测。
第一种意见认为，木牛、流马是经诸葛亮改进的普通独轮推车。这种说法，源自《宋史》、《后山丛谈》、《稗史类编》等史籍，意谓木制独轮小车在汉代称为鹿车，诸葛亮加以改进后称为木牛、流马，北宋才出现独轮车之称。此说还以四川渠县蒲家湾东汉无名阙背面的独轮小车浮雕等实物史料为佐证，认为这些东汉的独轮车，都再现了木牛、流马的模样。
第一种意见认为，木牛、流马是新颖的自动机械。《南齐书·祖冲之传》说：“以诸葛亮有木牛流马，乃造一器，不因风水，施机自运，不劳人力。”这是指祖冲之在木牛流马的基础上，造出更胜一筹的自动机械。以此推论，三国时利用齿轮制作机械已为常见，为后世所推崇的木牛流马，不可能是汉代已有的独轮车，而是令祖冲之感兴趣的、运用齿轮原理制作的自动机械。
第三种意见认为，木牛、流马是四轮车和独轮车，但是何者四轮，何者独轮却观点截然相反。宋代高承《事物纪原》卷八说：“木牛即今小车之有前辕者；流马即今独推者是，而民间谓之江州车子。”而范文澜则认为，木牛是一种人力独轮车，有一脚四足。所谓一脚就是一个车轮，所谓四足，就是车旁前后装四条木柱；流马是改良的木牛，前后四脚，即人力四轮车。完全相左的论断，真叫人无所适从。
还有一种争论，更有意思，即木牛和流马究竟是一物，还是两物。如谭良啸认为，木牛和流马是一回事，是一种新的人力木制四轮车；王开则认为，木牛与流马是两种东西，前者是人力独轮车，后者是经改良的四轮车。王湔也认为，二者同属一物，并制造出一种具有牛的外形、马的步态的模型。陈从周等则勘察了川北广元一带现存古栈道的遗迹、宽度、坡度及承重等数据，认为二者乃二物：木牛有前辕，引进时有人或畜在前面拉，后面有人推；流马与木牛大致相同，但没有前辕，不用人拉，仅靠推力行进，外形似马。
上述种种，不一而足，究竟何说最符合木牛流马的原貌，至今仍难评说。诸葛亮若泉下有知，定会后悔当初未曾留下详细的制作图解。