據瞭解，目前龜山漢墓主要有四大謎團尚未解開：
第一、漢墓的兩條甬道長56米，沿中線開鑿，最大偏差僅為5毫米，精度達1/10000，兩條甬道相距19米，夾角為20秒，誤差為1/16000，且墓道兩壁都磨平如鏡。按當時的技術水準，如何能修建這樣的墓道？
第二、龜山漢墓為典型的崖洞墓，其15間墓室和兩條墓道總面積達700多平方米，容積達2600多立方米，幾乎掏空了整個山體。當時是如何掌握山體的石質和結構，使施工得以顺利进行？
第三、刘夫人墓室的前厅和棺室及石柱上分别留有乳头状石包，分布走向呈不规则排列，绝非工艺点缀，它到底是什么意思？有人认为它象征着照明的灯盏，还有人认为是象征着楚襄王刘注上应天星，但细考之，都不能自圆其说。
第四、楚王棺室北面墙上清楚地显示着一位真人大小的影子，它身着汉服，峨冠博带，作拱手迎宾状，被称为“楚王迎宾”。这一形象是在墓室正式开放后逐渐形成的。有人认为它是长期渗水所致，但影子外却没有任何渗水痕迹；有人认为是由于岩石石质不同而形成，但它为什么偏偏出现在楚王棺室呢？这也成为龟山汉墓的最大一谜。