楚王陵坐北朝南，“依山为陵，凿山为葬”，陵墓直接开凿于狮子山的山体之中。南北总长117米，宽13.2米，深入山下20余米，总面积851平方米，开凿石方量5100余立方米。
楚王陵宏大的地下玄宫几乎把山体掏空，工程浩大，气势磅礴，全国罕见。这样一个浩大的工程，竟是2000多年前古人靠铁凿、铁斧等简陋的工具，一凿一凿开山而成的。
楚王陵墓是模仿地面宫殿的建筑群体，结构复杂，形制奇特。整座陵墓呈南北中轴线对称式建筑布局，从外至内依次为3层露天垂直墓道，天井、耳室、墓门、甬道、侧室、前堂和后堂等。
楚王陵中还包括庖厨件、浴洗室、御府库、御敌库、钱库、印库、前厅堂、棺室、礼乐房以及楚王嫔妃陪葬室等大大小小墓室12间，其设施结构一应俱全，再现了西楚汉王奢侈的生活场景，也印证了汉代盛行的“视死如生”的丧葬观。
外墓道的主体部分。两侧的墙壁都是2000多年前的原始形制，是完全靠人工把整整一座山掏空形成的，这一段的平均深度达14米。
在前面墓道接口处有一座陪葬墓。这种在墓葬入口发现陪葬墓的情况，在全国还是首次。墓中死者佩带的印章上刻有“食官监印”4个字，说明此人是负责墓主人膳食方面的一个官员。
主墓室口4块塞石为一组，一共4组、16块塞石，呈“田”字形把墓道封堵了整整10米。
可惜在王莽篡位的公元8年左右，盗墓者们从天井东侧向西北方向挖盗洞，一直挖到墓门口，他们把右上角的这一组塞石打上牛鼻眼，用绳系住，像牵牛一样平拖出来，然后从这里直接爬进了主墓。
但也幸好这样一来，盗墓者没有发现后面的3间墓室。当时的生产力十分低下，而这些塞石每一块都重达五六吨，这样浩大的工作量，绝不是一两个毛贼十天八天能干得了的。因此推测，这肯定是一次大规模的官盗。
在塞石的内侧有一块朱砂印文，写的是“第乙下阳，东方二，简道，广三尺九寸，高四尺半寸，寰丈五寸”。这段文字说明的是这块塞石所处的位置既它的尺寸大小。
由此可知，塞石是由内向外共分甲、乙、丙、丁4组，这一块就是位于第二组下面自东起的第二块塞石。从这段文字，可以看出当时墓葬的设计者对每一块塞石的位置和尺寸都有准确的标注，可见西汉时期墓葬建设水平之高。
墓内发现了大量的铜钱，一共17.6万多枚，但其他遗物由于被盗墓者捷足先登，大件的金银器都已被盗，只剩下一些铜镜的残片以及铁甲片、铜箭头等。
墓室中有3件非常漂亮的金饰：左边是镶有祖母绿的金带钩，中间是金狮头，右边是金鹈鹕。它们不但金质纯净，雕工也十分精美。
可能因为当时有“君子无故，玉不去身”之说，而且玉龙象征着王权，把它盗出去，拿出去卖也没人敢买，留着还容易招来杀身之祸，所以盗墓者没敢拿走。
楚王陵的外观十分宏伟，内部修凿却比较粗糙。在东面的地方，可看到明显正在打凿的痕迹，很显然楚王埋葬时还没有来得及完工。
一般来说，棺材都应放在后室正中的地方，但由于楚王陵没有完工，只好将棺材移到了甬道东面的棺床上去了。
楚王陵中的西汉彩绘兵马俑已埋藏于地下2000多年，共计4000余件，这支象征着卫戍楚王陵墓的部队分布于6条俑坑，由步兵、车兵和骑兵组成。
兵马俑的步兵中有高大干练的官吏，也有一身戎装普通战士，如持长械俑、弓弩手俑、发辫俑；车兵中则有刀枪不入的甲胄俑和驾驶战车的驭手俑；骑兵俑则刚劲勇猛，蓄势待发。
1号坑前段全部放置站式俑，共516个，后段有陶俑约500件；2号坑前段放置各式陶俑832件，后段残存以跪座式俑474件；3号坑尚未开发；4号坑内有俑仅10余件，而且多破坏。
楚王陵的兵马俑有4条步兵俑坑和一条骑兵俑坑。整体看去规模宏大，造型美观，雄壮威武，并且塑造艺术与秦俑不同。秦俑以写实为主，而这些汉俑却是在继承秦代雕塑艺术的基础上进行的再创造，即面部表情上具有写实的特点，而形体塑造上则运用了写意的手法。
陵墓也是人类物质和精神文明遗存的载体，楚王陵还是一座地下文物宝库。虽墓主室曾遭盗掘，但墓中依然发现各类随葬器物2000多套，约上万件。有金器、银器、铜器、铁器、玉器、漆器、陶器、骨器等各类遗物。
玉器共有200多件，包括丧葬、礼仪、装饰、及生活用玉等方面。丧葬用玉包括玉衣、玉璧、镶玉木棺、玉板等；礼仪用玉包括玉戈、螭龙玉饰等；装饰用玉包括玉璧、玉璜、玉环、龙形佩、玉冲牙、心形佩、玉觽、玉舞人、玉剑饰等；生活用玉包括卮、高足杯、玉枕、玉带钩等。
楚王陵的玉器博大精深，挺拔生动，代表了楚国玉器制作的最高水平。
东汉时期，玉衣使用有严格的等级制度，金缕玉衣只有皇家能够使用，诸侯王只能使用银缕玉衣，而在西汉时，玉衣制度并不严格，因此有金、银、铜或丝缕等，缕属的不同主要取决于经济实力。
楚王陵的金缕玉衣，用4000多片上好的和田玉玉片制成，玉片小而精致，有的仅0.005米见方，玲珑剔透，温和润泽，是发现质量最好的玉衣，堪称绝品。
玉衣的玉片有正方形、长方形、三角形、半圆形、月牙形等形状，最大的鞋底片近0.09平方米，最小的手套片不到0.001平方米，有的厚度还不到0.001米。
玉片的表面抛光光洁度很高，打孔工艺也很规范。一般一件玉衣由2000余片玉片拼缀而成，而这件玉衣用了4248片玉片，穿缀的金丝重近1576克，是我国玉衣中年代最早、玉片最多、玉质最好、工艺最精美的一件。
楚王金缕玉衣长1.74米，从头至脚连成一体，非常像古代的盔甲。由于玉片与金丝的长期接触，有些玉片已泛黄色，而有些玉片在散落后落到铜器上，所以就呈现出明显的翠绿色。
在2000多年前的西汉，从遥远的新疆运来玉料，再对每块玉片钻孔和磨光，编缀玉片还需许多特制的金丝，制成一套“金缕玉衣”所费的人力物力十分惊人。
但对永生的狂热追求，导致了玉衣等丧葬用玉的高度发达。西汉人认为，魂与魄互相依存，而魄依附于身体，只要身体不朽，人就可以留住魂魄，在阴间延续原来的生活。
王侯贵族们由此相信美玉凝聚了天地之精华，穿上玉衣便可尸身不腐，因此他们死后不仅穿上玉衣，连头部的七窍，甚至下阴和肛门，都配有玉罩或玉塞。
楚王穿着玉衣长眠在玉棺中，玉棺一面髹漆，一面镶贴各种形状的玉板，数量达2095块，镶玉面积接近9平方米，而且多是来自新疆玛纳斯河流域的碧玉。
棺体和棺盖两部分组成外棺。其内还有一套彩绘漆木棺，彩绘漆木棺放置由金缕玉衣包裹的楚王尸体。如果把金缕玉衣也看做一副亲尸的棺材，那么这位楚王使用3三套棺材，符合礼制关于诸侯王三棺的规定。
楚王陵中的兵器，如戈、戟、矛、铍、殳、剑等，填补了汉代初年冷兵器的一大空白。铜铍有好几捆，均为实用兵器，有大小两种，清楚地展示了这种兵器从秦末到汉初的演变过程。
楚王陵中发现印章200余枚、封泥80余枚，其数量之多，为历代王陵所仅见。印章封泥内容分为楚王廷官吏、军队武官、地方职官三类。
另外，楚王陵中发现的银盆可能是汉代最大的银器，还有显示王者风范的赤金带扣、“月如水，声如磬，万里无云”的玉耳杯、“沧海月明珠有泪”的走盘珠……件件都是工艺精湛的艺术品。
由于狮子山楚王陵规模大而主体建筑部分相对狭小、结构上缺少厕间和排水设施、建造粗糙、兵马俑仓促掩埋等现象。这座楚王陵墓几乎就和地面上的王宫一样，随葬品也包括了楚王生前所使用的一切物品。这些精美的遗物，较为系统地展示了西汉楚国的历史风貌。