木牛流馬，為三國時期蜀漢丞相諸葛亮發明的運輸工具，分為木牛與流馬。史載建興九年至十二年諸葛亮在北伐時所使用，其載重量為「一歲糧」，大約四百斤以上，每日行程為「特行者數十里，群行二十里」，為蜀國十萬大軍提供糧食。不過，確實的方式、樣貌現在亦不明，對其亦有不同的解釋。
關於木牛流馬有多種解釋，其中一種說法是單輪木板車，是一種山路用的帶有擺動貨箱的運送顆粒貨物的木製人力步行機。
設想有一離地三尺、長四尺、高六寸的水平木條，木條左端削成車把形，右端有品字形的三個孔。再設想這樣的兩條木條被布置成人力車的左右兩轅。再設想在兩個品字形的頂孔間插有一條三尺長的軸，在品字形的下面的兩個孔中各用小軸鉸裝著一條可以沿該小軸擺動的、另一端頂地的木柱，這個有四條腿的人力車就是木牛。
流馬是一個向上開口的，左右側壁近上緣的垂直中心線上各有一個孔的木箱。木牛的那根三尺長的軸就穿過流馬的這兩個孔，流馬可以在該軸上前後幌動。為了不使箱中粟、米之類的載荷左右移動，有一塊縱向隔板把箱一隔為二，而且糧食是先裝入布袋再裝入箱中的。
當木牛叉開前後腿時隨時可以停在坡地上。叉開度由在該四尺長的車轅上的限位釘限制。把車轅的把手一面拉前一面下壓，品字頂孔就移向品字左孔之上，即重心移到前腿上，此時品字右孔被撬高，即後腿不受力並被凌空提起，在重力作用下或流馬上的梢釘推動下向前腿靠攏。
當重心移出品字左孔時，木牛已向前移動了半步，再向前就要顛覆了，此時可把手把迅速向上拉起並向前拉，使品字頂孔向後移至品字右孔之上使重心落在後腿上，前拉的結果是使後腿叉開，同時前腿被流馬上的銷釘推向前。木牛就這樣走完餘下的半步。
流馬在木牛的上下動作下會像打踿躚那樣產生前後擺動，何時把手把拉上、壓下和拉前當然要和流馬的擺動頻率配合，所以操作須要有一定的技巧和經驗。只要使流馬保持穩定的搖擺，對操作者來說肯定最省力。當木牛流馬在直路上下坡時，可以完全自動化。此時可以利用裝在流馬上的梢釘抬起和壓下水平木條和前、後腿。
木牛流馬最遠可追溯到春秋末期。據王充在《論衡》中記載：魯國木匠名師魯班就為其老母巧工製作過一台木車馬，且「機關具備，一驅不還。」
也許是否受了魯班木車馬的啟發，三國時代的諸葛亮發明木牛流馬，用其在崎嶇的棧道上運送軍糧，且「人不大勞，牛不飲食」。與王充記載魯班木車馬的寥寥數語相比，《三國志》、《三國演義》等書對諸葛亮的木牛流馬的記述可算是繪聲繪色、活靈活現、極為詳盡了。但不知為什麼，陳壽和羅貫中等對木牛流馬的製作原理和工藝卻不提一字。
《三國演義》第一百二回「司馬懿佔北原渭橋諸葛亮造木牛流馬」其中描寫諸葛亮六出祁山，七擒孟獲，威震中原，發明了一種新的運輸工具，叫「木牛流馬」，解決了幾十萬大軍的糧草運輸問題，這種工具比現在的還先進，不用能源，不會造成能源危機。
造木牛之法云：「方腹曲頭，一腳四足；頭入領中，舌著於腹。載多而行少：獨行者數十里，群行者二十里。曲者為牛頭，雙者為牛腳，橫者為牛領，轉者為牛足，覆者為牛背，方者為牛腹，垂者為牛舌，曲者為牛肋，刻者為牛齒，立者為牛角，細者為牛鞅，攝者為牛秋軸。牛仰雙轅，人行六尺，牛行四步。每牛載十人所食一月之糧，人不大勞，牛不飲食。」
造流馬之法云：「肋長三尺五寸，廣三寸，厚二寸二分：左右同。前軸孔分墨去頭四寸，徑中二寸。前腳孔分墨二寸，去前軸孔四寸五分，廣一寸。前杠孔去前腳孔分墨二寸七分，孔長二寸，廣一寸。後軸孔去前杠分墨一尺五分，大小與前同。後腳孔分墨去後軸孔三寸五分，大小與前同。後杠孔去後腳孔分墨二寸七分，後載克去後杠孔分墨四寸五分。前杠長一尺八寸，廣二寸，厚一寸五分。後杠與等。板方囊二枚，厚八分，長二尺七寸，高一尺六寸五分，廣一尺六寸：每枚受米二斛三斗。從上杠孔去肋下七寸：前後同。上杠孔去下杠孔分墨一尺三寸，孔長一寸五分，廣七分：八孔同。前後四腳廣二寸，厚一寸五分。形制如象，靬長四寸，徑面四寸三分。孔徑中三腳杠，長二尺一寸，廣一寸五分，厚一寸四分，同杠耳。」
諸葛亮造木牛流馬，用來運送糧草。木牛流馬是什麼樣子，自古以來，莫衷一是。說什麼的都有，可是沒有一種說法比較符合原狀。
又過了200多年，南北朝時的科技天才祖沖之據說又再造了木牛流馬。令人難以理解的是，他同樣也未留下隻字片圖的資料。
書上的木牛流馬的介紹是：方腹曲頭，一腳四足，頭入領中，舌著於腹，載多而行少，獨行者數十里，群行者二十里。垂者為牛舌，曲者為牛肋，刻者為牛齒，立者為牛角，牛仰雙轅。人行六尺，牛行四步。
流馬：肋長三尺五寸，左右同。前軸孔分墨去頭四寸，前腳孔去前軸孔四寸五分，板方囊兩枚。
從書上的記載來看，木牛是相當於發動機的設備，流馬只是個裝載東西的設備，相當於汽車的車廂。
從木牛的結構上看，它採用了助力機構，裡面可能加有飛輪機構。從他的運行來講，裡面採用的有齒輪機構，曲柄連桿機構。人推動木牛時，裡面的曲柄連桿機構通過齒輪帶動飛輪，飛輪運行起來後，又因為飛輪的慣性，給木牛以助力，這樣，就達到了省力的目的。
流馬的結構，其實是一輛板車，只不過改變了它的重心和軸承部分，使它比以前的板車用起來省力一些。
木牛有四足，其實是輪子，在古代，沒有專業的機械術語，所以有些零部件的表達，和現在的會不一樣。
有猜測木牛是用腳走路的，可是這要用液壓機構，在當時的條件下，這是不可能的。用手來搖，也不可能。因為這樣用的機構太多，有些機構，在當時還沒有發明。
關於扭轉牛舌就不能行走，道理很簡單，裡面有防反轉的棘輪機構。
1700多年前，三國時蜀漢丞相諸葛亮發明了木牛流馬，可是，木牛流馬究竟是一種什麼樣的運輸工具呢？千百年來人們提出各種各樣的看法，爭論不休。
查考史書，《三國志·諸葛亮傳》記載：「亮性長於巧思，損益連弩，木牛流馬，皆出其意。」《三國志·後主傳》記載：「建興九年，亮復出祁山，以木牛運，糧盡退軍；十二年春，亮悉大眾由斜谷出，以流馬運，據武功五丈原，與司馬宣王對於渭南。」
上述記載明確指出，木牛流馬確實是諸葛亮的發明，而且木牛流馬分別是兩種不同的工具，從木牛流馬使用的時間順序來看，先有木牛，後有流馬，流馬是木牛的改進版。
給《三國志》作注的南北朝時期的裴松之，在注中引用了現在已經失傳的《諸葛亮集》中有關木牛流馬的一段記載，對木牛的形象作了描繪，對流馬的部分尺寸作了記載，但是因為沒有任何實物與圖形存留後世，使得後人對木牛流馬的認識始終是鳳毛麟角、雲山霧罩。
諸葛亮造出木牛流馬200年後，南北朝時期的科技天才祖沖之據說造出了木牛流馬。《南齊書·祖沖之傳》說：「以諸葛亮有木牛流馬，乃造一器，不因風水，施機自運，不勞人力。」
令人難以理解的是，他同樣也沒有留下任何詳細的資料。
但是關於祖沖之造出木牛流馬的記載為自動機械的觀點提供了佐證，這是關於木牛流馬的一個主要觀點，認為三國時利用齒輪製作機械已為常見，後世所推崇的木牛流馬，應該是一種運用齒輪原理製作的自動機械。
在陝西省漢中市勉縣的黃沙鎮，史料記載這裡是諸葛亮當年造木牛流馬的地方。據考證，諸葛亮當年在8年北伐中，木牛流馬總共用過3次，木牛流馬就是從這裡出發，走過250公里的棧道，到達前線祁山五丈原。
有個當地的老人曾經描繪了傳說中的木牛流馬：「木頭做的馬頭，再有其他零星的小塊組成馬身子，再組上馬腿，肚子中間安上齒輪，木馬後邊有一個扳手，操作時一壓走一步，再一壓走一步。」從這個傳說中可以看出，木牛流馬是有齒輪的，而且似乎也運用了槓桿原理。
木牛流馬究竟是帶輪子的還是四條腿的呢？北宋的陳師道有下面一段文字記載：「蜀中有小車，獨推載八石，前如牛頭；又有大車，用四人推，載十石，蓋木牛流馬也。」
宋代高承寫的《事物紀原》中也有記載：「木牛即今小車之有前轅者；流馬即今獨推者。」
清代滿族水利專家麟慶也把當時水利工程中使用的土車說是陳師道記載的木牛流馬：「土車，獨輪料土，兼載稗編。蜀相諸葛亮出征，始造木牛流馬，以運餉。今之土車獨推，猶存儲葛遺制。」
木牛是有前轅的獨輪車，流馬是沒有前轅的獨推小車，這也是一種關