南、西、北、东五个山系，分叙时把有关地理知识附雨上去。全文以方向与道里互为经纬，有条不紊。在叙述每列山岳时还记述山的位置、高度、走向、陡峭程度、形状、谷穴及其面积大小，并注意两山之间的相互关连，有的还涉及植被覆盖密度、雨雪情况等，显然已具备了山脉的初步概念，堪称我国最早的山岳地理书。在叙述河流时，必言其发源与流向，还注意到河流的支流或流进支流的水系，
包括某些水流的伏流和潜流的情况以及盐池、湖泊、井泉的记载。 《山海经》的地域范围：《南山经》东起浙江舟山群岛，西抵湖南西部，南抵广东南海，包括今浙、赣、闽、粤、湘5省。
《西山经》东起山、陕间黄河，南起陕、甘秦岭山脉，北抵宁夏盐池西北，西北达新疆阿尔金山，《北山经》西起今内蒙、宁夏腾格里沙漠贺兰山，东抵河北太行山东麓，北至内蒙阴山以北。《东山经》包括今山东及苏皖北境。《中山经》西达四川盆地西北边缘。
《山海经》记载众多的原始地理知识，有如南方岩溶洞穴，北方河水季节性变化，不同气候带的地理景观与动植物分布的特点。
《山海经》在物质资源分布的篇幅中，对于矿产的记载尤其详细，提及矿物产地300余处，有用矿物达七八十种，并把它们分成金、玉、石、土四类。希腊学者乔菲司蒂斯在公元前371—前286年所著《石头志》被认为是世界上最古老的地质文献，但它记载的矿物仅16种，把这些矿物分成金、石、土三类。而与其同时代或稍晚的《山海经》所记的矿物种类是它的5倍，分类更细。《山海经》还注意到矿物的共生现象，并据其硬度、颜色、光泽、透明度、构造、敲击声、医药性等识别矿物的方法，及详细记述动植物形态、性能和医疗功效，因此《山海经》在矿物学分类上有突出贡献。撰写《中国科学技术史》的英国李约瑟说：“《山海经》是一个名副其实的宝库，我们可以从中得到许多古人是怎样认识矿物和药物之类物质的知识。”
《山海经》在地理学史上占有一定的位置。作者以《中山经》所在地区为世界的中心，四周是《南山经》、《西山经》、《北山经》、《东山经》构成大陆，大陆被海包围着，四海之外又有陆地和国家，再外还有荒远之地，这就是世界。《山海经》的结尾指出：“天地之东西二万八千里，南北二万六千里。”
这在科学发展的今天来看似乎是天真可笑的，但在2000多年前《山海经》的作者已认为世界不是不可知的，而是可以认识的，世界是有极限的，是可以测量出的，这在研究地理学史上是极为珍贵的资料。
但《山海经》也有其局限性。《山经》记载447座山，据考证，其中见于汉晋以来记载并能实指方位者，约140余座，不及总数1/3。而这140余座山分布极不平衡，其中半数属《中山经》，另半分属南、西、东山经。就所记山的方向而言，整个经讲的大方向基本正确。在里距方面，除《中山经》所在的晋南、陕中、豫西、河、渭、伊、洛地区所载较为详细准确外，其他经中里距差别很大，可信度差。《海经》中记了60余个远方异国，但除了天毒、朝鲜等少数名称外，大都以当地人的形状命名，如结胸国、大人国等，显然不是真实国名。至于有关各国的形貌、起居与风俗，亦多传闻之词。《大荒经》中，诡谲荒诞成分更多，有地理价值的内容更少。
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