为保证发掘的安全，发掘队在墓的周围设立了警戒线，一批荷枪实弹的武装民警24小时站网放哨、巡逻值班。当时正值盛夏，天气异常闷热，气温高达36℃以上，湿度接近100％。就是在这样的酷热季节里，考古队员全身心地投入到了古墓的发掘中。
南越王墓平面呈“凸”字形，自南而北由墓道、前室、东、西耳室、主室、东、西侧室和后藏室共7室组成。7室相互连通，前室与墓道、主棺室与前室各设石门，其余各室间均设置有木门。从后藏室北墙至前室石门，南北全长10.68米；从东耳室东端到西耳室西端，东西宽12.24米。墓室总面积100平方米。
7个墓室全部用略经加工的石材750余块砌筑而成。据广州地质部门鉴定，构筑墓室所用的石材，并不是就近取自象岗，而大多是从广州以东20海里远的番禺县莲花山（海拔100米左右）开采，经水路用木船运抵象岗。还有一部分石材是从广州北郊的飞鹅岭开采下来的。750余块石材，最大的重约2600千克，全部采自远距离的地方，还要运到象岗，凿打加工，可见陵墓的修建是何等艰巨！
墓道位于墓室之南，方向177度（南偏东3度），平面呈狭长形，现存墓道口水平长10.46米、宽约2.5米、距现地表3.22米。墓道底部分前后两部分，由墓门往南4.12米这一段是一个长方形平底的竖坑，在此用木板建有放置器物的“外藏椁”，由外藏椁往南有两个小台阶，再往南呈斜坡状，坡斜22度，现存坡水平长6.45米。墓道填土均经夯实，其中还夹有两层大石块，主要用于防盗。
前室居于墓的前部正中，呈狭长方形，南北长3.1米，东西宽1.84米、高2.14米。南面是墓门，北面是主棺室石门，左右两侧与东西耳室连通。前室周壁、室顶及南北两道石门上都彩绘有朱、墨两色的云纹图案。前室出土的两套石砚和西耳室出土的墨丸就是绘制壁画后留下的工具和颜料。
墓内前室的随葬物布置比较简单，室中靠西边放置漆木车模型1辆，木车已朽，铜车构件散落满地；东侧为一殉人的棺具，棺内随葬有铁刮刀、环首刀、玉璧、环、璜、铜镜和铜印等物品。铜印文为阴刻篆文“景巷令印”四字，说明这里的殉人生前曾任南越国的“景巷令”（詹事的属官，职掌王室家事）。此外，前室还出土了二套石砚（砚台和小研石），砚台和研石上都粘着一层黑中泛红的墨迹，与前室周壁及顶部朱墨绘云纹的墨色一致。石砚应是绘制前室壁画后遗下的实用器。
东耳室位于前室东侧，呈东西向长方形，长5.24米、宽1.75米、高1.83米，西面有一个过道与前室相通，中间设有木门，已朽。
墓内东耳室随葬品非常丰富。室内整齐地陈放有多套铜、石、漆木质乐器（铜钮钟、南钟、石编磬、漆木瑟、琴等）和各种青铜器（如提筒、壶、钫、瓿、熏炉、镜、带钩、戈等），其中酒器甚多。另外还有陶器（匏、壶、瓿、罐、盒、钵等）、铁器和漆木器。少数铜器、陶器内装有动物骨骸。室内近门道处放置1具殉人，无棺，有玉环、玉璜、铜镜等随葬品。从出土物品多为宴乐用具来看，东耳室应是南越王的宴乐之所，室内的殉人似为敲击钟磬的乐伎（殉人北边分布有铜编钟石编磬）。不难想像这样的宴乐场面：墓主生前在大臣的陪伴、美姬的簇拥下，一边饮酒，一边观看美女在音乐的伴奏声中翩翩起舞。
西耳室位于前室西侧，与东耳室相对，亦呈东西长方形，长4.13米、宽1.75米、高1.82米，东端有一个过道与前室相通，中问设有木门，已朽。
墓内西耳室放满了各种各样的随葬品，从发掘的情况看，可分为三层，层层相互叠压。大部分器物上残留有丝织品裹缠的痕迹，有的多达2层。器物分门别类地被放置于竹筒、蒲包、木匣或木箱内，计有大量的铜器、铁器、玉石器、陶器、漆器、丝织品以及少量的金银器、玻璃器、象牙器、皮甲、药材、五色药石等。其中铜器又可分为容器（壶、提筒）、炊具（鼎、鍪、烤炉）、食具（勺、姜礤）、水器（匜、盆）、兵器（剑、镞）、乐器（铎）、工具（锯、锥、印花凸版）、杂器（杵臼、熏炉、镜、虎节）和车马器（衔、镰），共600余件；铁器计有锤、锛、斧、凿、镰、铲、削、刻刀、锉刀、刮刀、弯刀、劈刀、铲刀、环首刀、服刀、钎、锥、刮刨、杵、针、铠甲等600余件；玉石器计有玉璧、璜、环、舞人、剑饰、印章、石砚、斧、猪等70余件；陶器计有鼎、罐、匏壶、瓿、提筒、小盒等600余件；漆器多朽残，能辨认器形的有箱、盒、奁、盆、盘、卮、耳杯、金座漆杯、匣等30余件；丝织品有的用于包裹各种器物，有的整匹盛于竹筒中随葬，数量惊人，品种齐全。西耳室遍地都是器物，无立足之地，应是专门存放各种物品的库房。
主棺室呈南北长方形，长4.84米、宽1.84米、高2.3米。前与前室以石门相隔，左右后三面有过道与东侧室、西侧室和后藏室连通。
墓内主棺室主要用来安置墓主的棺椁，此外，还放置有大量精美的随葬品。墓主的棺椁位于室的正中部，它的四周分置随葬物品。靠近东墙置一漆木屏风，堵住了主棺室通往东侧室的过道口；棺椁西边靠西墙下放置兵器，计有铁剑、铁矛、铁戟、铜戈、铜弩机、箭镞、铅弹丸等；在椁的周围散布有众多的明器车饰；棺椁南边放置有陶瓿和象牙商；棺椁北边放置有铜盆、漆盆、铁矛和著名的铜承盘高足玉杯。有趣的是，两件铁矛置于通往后藏室的门道口处，可能有防卫之意。
棺外椁长约3.3米、宽约1米；内棺长约2.2米、宽约0.75米。外椁表里皆髹漆，外黑漆内红漆，在黑漆地上还用绿、黄、朱三色彩绘流云纹图案。内棺也内外髹漆，内朱外黑，无彩绘。
南越王墓棺椁内的空间虽小，但出土的随葬品却很丰富。从出土情况判断，椁面四角各置一块玉璧，椁盖板上还放有成捆的箭链、铅弹丸、弓弩和铜车饰。棺椁之间在棺前棺后分别形成“头箱”和“足箱”（离墓主头、足部较近的棺椁间放置的物品）。“头箱”内平置2个大漆奁，一奁盛满珍珠和大玉璧，一奁装盛有钻凿痕迹的龟板，另外还出土了一批稀世之宝，如青玉角杯、镶玉盖杯、青白玉盖盒、青白玉带钩、嵌宝石的银带钩、铜带钩等。“足箱”内放置有大量陶壁，还有一个珍贵的银盒。棺内除出土了一套玉衣敛服外，在玉衣上面、里面和底下还铺垫玉璧29块，多为精品。另外，玉衣两侧还分置玉璧、玉璜；10件铁剑分放在玉衣两侧腰际，每边5件；4套8件牌饰（3套平板玻璃鎏金铜牌饰、1套龙龟纹镂空铜牌饰）分放在两侧铁剑上面，左右侧配置成套；玉衣头罩顶部有1件青白玉雕兽首衔环、右边置虎头金钩玉龙、左边放透雕凤纹牌饰、上面盖1件透雕龙纹玉璧和1件透雕凤纹重环王佩以及8片杏形金叶（原缝缀在绢帛上）；玉衣上面在胸腹间分3组共放置9件印章（“文帝行玺”“泰子”金印各1枚，“赵眜”、“泰子”、“帝印”玉印各1枚，无字玉印3枚、绿松石印1枚）；玉衣胸腹部发现许多小珠、小饰件（小玻璃珠、玻璃贝、花形金泡、素面金泡、素面银泡、素面鎏金铜泡）；玉衣胸腹之下有一串组玉佩饰（透雕玉饰、小玉人、金珠、玻璃珠等）；玉衣双鞋之下还踏着1件双连璧。
玉衣内墓主的骨殖大部分已腐朽，只剩下骨渣。墓主葬式为仰身直肢，头北足南，面部朝上，微向右偏。上肢微内曲，两手合拢按在玉衣腹部，下肢伸直。经人类学家鉴定，墓主系成年男性，年龄在40—45岁之间，身高约170厘米。特别有趣的是，在玉衣内贴身铺垫的玉璧及残存的墓主骨骼上，都没有发现任何衣服织物的遗痕，表明墓主赤身裸体穿套玉衣。这一情况在王陵是独一无二的，或许是南越国的葬俗吧。
东侧室位于主棺室东边，长6.95米、宽1.61米、高2.24米。中部有一过道与主棺室相通，中间设木门，已朽。
墓内东侧室是从殉夫人的葬所，随葬品主要是分属于她们的组玉佩、玺印和日用器皿。从出土的4枚“夫人”印章可知，室内共放置的殉人4具，其中左夫人位于室内南部靠近过道处；右夫人居室内北部靠近过道处；部夫人在右夫人东侧；泰夫人在左夫人东侧。室内出土的日用器皿计有银匝、带钩，铜提筒、鍪、盆、匜（yí）熏炉、带钩、牌饰、镜，铁削、刮刀、镊，陶瓮、罐、鼎、盒、壶、瓿、盆、釜甑，漆博局、案以及玻璃牌饰等。四夫人都有较多的随葬品，有的随葬品还很精美（如组玉佩、印章、铜器等），说明她们的身份很高，肯定不是普通的婢妾，可能是南越王后宫中的嫔妃。
西侧室位于主棺室西边，与东侧室对称。长7米，宽1.62米，有一门道与主棺室连通，中间设木门，已朽。
墓内西侧室发现7具殉人，均无棺，直接放置在铺地木板上，随葬品多是镜、带钩、小玉饰等小件物品。经鉴定，其中6名为青、壮年女性，其生前身份可能是墓主的奴仆或贴身内待；只有1名是40岁左右的中年女性，随葬品也较多（铜镜、熏炉、铜框玉卮、陶熏炉、小玉环、小玉璜等），且有一颗无字小玉印，她的身份应为奴仆之首。室内出土的其他器物还有铜盆、勺，铁削、鱼钩，陶瓮、罐、壁，漆盘、盒等。
后藏室位于主棺室之北，东西宽1.8米，南北长2米。有一门道与主棺室相通，中间设木门，已朽。