木牛流馬的原理一共有三個版本，介紹如下：

一、木牛流馬是普通獨輪推車。

《宋史》、《後山叢譚》和《稗史類編》都說：木製獨輪小車，漢代稱為鹿車， 經諸葛亮改進後稱為木牛流馬，到了北宋，在沈括《夢溪筆談》中開始出現了獨輪車的名稱，這種小車的形態和構造，因地制宜， 略有不同， 故各地所稱手推車、二把手， 雞公車等， 都是指這種獨輪小車。

二、木牛流馬是四輪車。

高承《事物紀原》卷八說： (諸葛亮始造)木牛， 即今小車之有前轅者；流馬即今獨推者，民間謂之江州車子，這在《諸葛亮集》、《資治通鑑》裡也有些根據，范文瀾明確提出這個觀點，其確鑿佐證是成都羊子山二號漢墓出土的駢車畫像磚， 其右下角有人推獨輪小車的形象，木牛流馬的稱呼來歷，因為獨輪車不用牛馬，這正如今人把拖拉機叫做鐵牛、摩托車叫電驢子一樣。

三、木牛流馬是用連桿、齒輪等機構組成的自動機械。

此說以《南齊書·祖沖之傳》、《太平御覽》、《辭源》等為代表， 其主要內容是：三國時代， 運用齒輪原理製作機械，己屢見不鮮，東漢時畢嵐作翻車是利用齒輪轉動來汲水的一種裝備，三國時韓暨又製造水排，利用水力驅動水輪來灌水。