按照刘向、刘歆父子和东汉王充的"正统"说法，《山海经》的作者是大禹和伯益，但人们在《山海经》中却找到了发生在大禹和伯益以后的史实，因此"禹、益作说"受到了质疑 。此后，隋朝的颜之推虽坚持旧说，但面对难以掩盖的漏洞，他只好用"后人羼入，非本文也"来作掩饰 。所以，《山海经》的作者便成了众多学者考证的对象，种种假说纷纷而出，如"夷坚作说"；"邹衍作说"；后人综合炎黄两族的传说而成说；南方楚人作说；巴蜀人作说；早期方士作说，等等 。当代学者袁珂认为，《山海经》实际上是无名氏的作品，而且不是一时期一人所作 。以上各说虽有不同，但都肯定《山海经》的作者是中国人 。
不过，耐人寻味的是，有关《山海经》作者的争论并未到此为止，一些学者、特别是国外学者对《山海经》的内容的作过仔细分析和研究后，将寻踪作者的视角向国外延伸，作出了令人大吃一惊的结论 。他们说，《山海经》并不是中国人所作，它的真正作者很可能是外国人 。这种说法就象《山海经》中光怪陆离的神话一样，让人大开眼界！那么，他们得出这种结论的根据何在？ 法国汉学家马伯乐认为，《山海经》所述地理系受到公元前5世纪外来的印度和伊朗文化潮流的刺激和影响而成 。其言下之意，暗示《山海经》的作者可能是印度人或伊朗人 。而香港学者卫聚贤在其《古史研究》一书中，进一步明确《山海经》的作者为印度人隋巢子 。
1978年在台北出版的《屈原与九歌》的作者苏雪林在提及《山海经》时，又把作者的属地推向更西更远的巴比伦 。他认为，《山海经》是关于阿拉伯半岛中两河流域的地理书，原为古巴比伦人所作，战国时由波斯人带到中国，其中有些关于中国地理的内容是后人混入的 。他还认为，《山海经》可能是也是邹衍的讲义，由其弟子笔录，但记录者并非一人 。
还有一些欧洲学者将《山海经》所记载的内容同希腊神话进行了比较，认为书中有关长耳、奇股、三足等怪人形象与希腊神话里的怪物极其相似 。另外，美国学者也认为，《山海经》中有对美洲大陆的精确描写，如《海外东经》、《大荒东经》中描述的"光华之谷"，与美国科罗拉多大峡谷有惊人的相似之处；《东山经》则生动而精确地描写了美国内华达州的黑色石、金块、旧金山湾的海豹、会装死的美洲负鼠等 。有些研究者还按照《山海经》指示的路线考察了美洲大陆，发现两者之间有着极为吻合的地理现象 。从这些欧美学者的考证看，其弦外之音似乎《山海经》又成了希腊人或美洲人所作！
对《山海经》作者的争论，从一个方面反映了今天此书在历史、地理、文学、动植物学等诸多领域内有着极其重要的学术价值和学术地位 。一些研究者从中国之外去寻觅作者的作法，虽然看上去有些牵强和难免哗众取宠之嫌，但也不乏真知灼见 。究其原因，实因《山海经》所涵盖的令人惊叹的博大庞杂、无所不包的内容所致，以致使研究者产生了仁智互见的结论 。因此，这一疑案的彻底破解尚需要时日 。而现在看来，历史学家凌纯声的看法可能较符合实际，即：《山海经》乃是以中国为中心，东及西太平洋，南至南海诸岛，西抵西南亚洲，北到西伯利亚的一本《古亚洲地志》，它记述了古亚洲的地理、博物、民族、宗教等诸多宝贵的资料，至于其作者可能已难于确认 。
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