在1700多年前，三国时蜀汉丞相、军师诸葛亮（181~234）与曹魏作战时，需要从四川盆地向北边的汉中等地运送大量军粮，但要通过艰险的秦岭，一般畜挽车根本不能通行，于是他设计了“木牛流马”运输军粮以解决问题。《三国志》卷35“诸葛亮传”只有简单的记载：“（建兴）九年，亮复出祁山，以木牛运,粮尽退军，与魏将张郃交战，射杀郃。十二年春，亮悉大众由斜谷出，以流马运。…，亮性长於巧思，损益连弩，木牛、流马，皆出其意；推演兵法，作八陈图，咸得其要云。亮言教书奏多可观，别为一集。”南北朝时裴松之（372~451）给 “诸葛亮传”作注时对诸葛亮作“木牛流马”引用了《诸葛亮集》中有关“木牛流马”的文字：
亮集载作木牛、流马法曰：“木牛者，方腹曲头，一脚四足，头入领中，舌著於腹。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，转者为牛足，覆者为牛背，方者为牛腹，垂者为牛舌，曲者为牛肋，刻者为牛齿，立者为牛角，细者为牛鞅，摄者为牛鞦轴。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。流马尺寸之数，肋长三尺五寸，广三寸，厚二寸二分，左右同。前轴孔分墨去头四寸，径中二寸。前脚孔分墨二寸，去前轴孔四寸五分，广一寸。前杠孔去前脚孔分墨二寸七分，孔长二寸，广一寸。后轴孔去前杠分墨一尺五分，大小与前同。后脚孔分墨去后轴孔三寸五分，大小与前同。后杠孔去后脚孔分墨二寸七分，后载剋去后杠孔分墨四寸五分。前杠长一尺八寸，广二寸，厚一寸五分。后杠与等版方囊二枚，厚八分，长二尺七寸，高一尺六寸五分，广一尺六寸，每枚受米二斛三斗。从上杠孔去肋下七寸，前后同。上杠孔去下杠孔分墨一尺三寸，孔长一寸五分，广七分，八孔同。前后四脚，广二寸，厚一寸五分。形制如象，靬长四寸，径面四寸三分。孔径中三脚杠，长二尺一寸，广一寸五分，厚一寸四分，同杠耳。”
记载中主要说的是木牛、流马的外形构造；包括形状和大小尺寸，精确到几寸几分。木牛和流马并不是样子像牛像马，而是指它们的作用和牛马一样能驮运东西。木牛在结构上有些部件仅可比喻为牛的什么。而流马的“形制如象”，大约是由“ 靬长四寸,径面四寸三分”而来, “靬”音 jiān ，意为干燥皮革，应是挂在流马的前面，但不像是大象的长鼻子。
木牛“特行者数十里，群行者二十里也。”“特行”，是指单独行走，可走数十里，比较好理解；“群行”就不这么简单了，从字里来看就是一群木牛的运行。如果联系诸葛亮创造新的运输工具主要是为了克服“蜀道”难行的目的理解的话，那么“群行”只能是前后一串同时在山路上运行，甚至走的是栈道，绝不能两个或两个以上前后错落并行。由于一长串相随而行比单独行动必然要慢。所说的“数十里”、“二十里”，根据下面的分析知是指一天，可以说速度相当慢，就是“数十里”估计也不过是三四十里或四五十里而已。
至于载重量，木牛一头载一岁粮，未说具体单位。当时诸葛亮所用单位应是东汉的，据研究东汉成卒每日发给粟6升，每升容积约合今200毫升左右。粟的比重不好准确地说，假定与水的比重相近，1升≈200克、6升≈1,200克。365天×1,200克≈438,000克≈400公斤。流马有“方囊二枚”，应是两个盛粟的木箱子，“每枚受米二斛三斗”，数量确切，容积相当于46,000毫升，米的比重比水大，可估为50公斤，二枚应为100公斤，是木牛的四分之一，与木牛载重量相差较大，但行进速度应快得多。
木牛、流马是用什么动力使之运行，记载中没有明确提到。很可能是，在诸葛亮看来是人们熟知的，不需讲述，仅在对木牛的说明中涉及到人力。他说：“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”。这可能是指群行。我们设想：每头木牛的前头有一人拉，手扶双辕（“牛仰双辕”，应是用于手扶），后面一人双手推车，主要掌握牛体的平衡。形成一个长串牛群。一天前进20里，而“人不大劳”，清楚说明人是动力只是“不大劳”而已。对流马则未提到有人同行，也未提到一日走多远。毫无疑问，载重量很轻的流马，同样必由人推着前进。
除人力外不可能有其他可用动力，风力和水力根本无法利用，用牲畜拉或驮也行不通（因为车的宽度和马的高度在很窄的行军路上很难行动）。
学术界多数学者的看法，认为“木牛流马”是独轮车。但一些细节问题，还有很大的讨论余地。如一般将“木牛”和“流马”说成是同一件运输工具，便与文献记载不符。
木牛有“一脚四足”，不好理解。从字义上讲，足就是脚，是人和动物的行走器官。有人认为一脚是一个轮子，四足是前后的四根支柱，但把木牛和流马合为一物，与原始记载不合。我们认为将脚理解为轮子是可取的，但四足是什么还需进一步探讨。文中说“转者为牛足”，是否可以理解为轮辋或轮辐，即木牛的车轮由四段轮辋组成，轮辐可能也是四根。
木牛的脚（轮）有多大呢？根据“人行六尺，牛行四步”可计算出来。木牛行使时，轮子每转过一个轮辋，为1/4周。所谓“牛行四步”，我们理解为轮子正好转一周，一周的长度应与人行距离相等，也就是六尺。由此可推得轮的外直径约为一尺九寸一分。当时的尺长较短，只相当于23.5厘米或长一点 。轮的直径约合44.9厘米。这样大小的轮子稳定性较好，车身两头斜向翘起，便于山路行动。不过由此引起一个需要认真考虑的问题，就是木牛、流马的整体体积有多大。
原始记载的尺寸中，流马的“肋长三尺五寸”，相当于3.5×235=82.25厘米。以占全身长的一半计算，则全身长为82.25×2=164.5厘米。方囊“高一尺六寸五分”，与车轴半径接近，则流马的车轮直径估计约三尺三寸，即约0.78米，比木牛车轮大一些。木牛因载重量大，身长当比流马要长，长多少，实无从谈起。
通过上面的分析，有关木牛、流马的一些问题比较明确了或大体上有点眉目；在一部分具体问题上还有不少谜，有待大家研究。
我国独轮车的构造，由于用途不同有多种型式。常见的有两类：一类车身上面是平的；另一类是中间装有立架，两边载物。还有车身较低且前端向上翘起的独轮车。平车为20世纪中期河北农村使用的一种独轮车，其直径约50厘米，与我们推测的木牛车轮直径相近。有立架的独轮车是我国最常见的独轮车样式，车轮直径一般在90厘米左右，与推测的流马车轮直径相近，它两边载物，也与流马一致。另外，成都杨子山二号汉墓出土的“骈车画像砖”上，有表现一人推着一辆载有两个长方形箱箧的独轮车的图像。可以认为，流马的形制与此相近。但两个长方形箱箧似装在车的轮轴后面，人的负重较大，流马当为它的改进形式。四川渠县浦家湾东汉时期的无铭阙浮雕上也有独轮车的图像。反映了早期独轮车的构造形式。因轮轴安装在车身的最前端，推车人要负担一半多的重量，负重较大，使用时是相当费力的。木牛可能也是这种独轮车的一种改进设计。独轮车可以说都是其改进形式。木牛的改进之处应当是车轮安放位置改为较靠近中部的地方，前面加了拉车的双辕，同时车身的高度也有所增加。我们认为，木牛、流马是独轮车技术上的一次重要革新。
人们为什么把木牛流马看得神乎其神，可能和200多年后祖冲之（429~500）的传记中一条记载有关。记载说：祖冲之“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”，没有进一步说明“施机自运”是怎么回事。好像“机”能起动力作用，把它发动起来就能自己运行。它“不因风水”，“不劳人力”；在三国时代还不能够制造任何一种动力的发动机。祖冲之同样做不到这一点。关键是“不劳人力”这句话，“不劳”不是不用，只是减轻了劳动强度，“施机自运”很可能是祖冲之传的作者的夸大其词，绝不可信。
祖冲之以后，又过了600年左右，北宋的陈师道（1053—1102）有下面一段文字记载：
蜀中有小车，独推载八石，前如牛头；又有大车，用四人推，载十石，盖木牛流马也[9]。“蜀中”即四川，三国时蜀汉的政治中心地；“独推”指一个人推动，未说几轮，可能是独轮车，车的前端像牛头状。是一种独轮手推车。