高松塚古墳は江戸時代の文献や絵図があり早くから知られていたが、農作物貯蔵穴から凝灰岩切石が顔を覗かせていることが地元で知られており、再び注目されるようになった。昭和47年、明日香村の記念事業事業として古墳を発掘調査することとなり、橿原考古学研究所が調査にあたり網干善教らが現地調査を行なった。この時の調査で、日本では初めて大陸風の極彩色壁画が発見され、古代史ブームの発端ともなった。
　高松塚古墳は版築技法による直径約23ｍの円墳で、中央には7世紀末～8世紀初頭の横口式石槨がある。石材は二上山白色凝灰岩の切石で、石槨の寸法（内法）は幅103.5cm、高さ113.4cm、奥行き265.2cmを測る。石室の構造は、床石・壁石・天井石を箱形に組んで構築したもので、内面は漆喰で仕上げられ壁画が描かれる。南面については中世に盗掘を受けていたため壁画の有無は確認できていない。
　壁画は東壁面に青龍、西壁面に白虎、北壁面に玄武の四神（朱雀は盗掘坑により破壊）、人物（男子群像・女子群像各4人ずつが東西両壁面）、日像（東壁面）・月像（西壁面）、天井部に星宿が描かれている。女子群像には団扇・払子・如意などが、男子群像には蓋・大刀袋・椅子・鉾袋・毬杖などが持ち物としてみえる。日像は金箔、月像は銀箔が貼られ、ともに雲気が朱の直線で描かれる。
　石槨内からは、漆塗木棺片、金銅製対葉華文棺飾金具、六花形座金具、釘などが出土した。棺は長さ199.5cm、幅58cmに復元される。また被葬者とみられる人骨の一部もみつかっており、鑑定の結果、熟年男性のものと考えられる。盗掘を受けているため副葬品は少ないが、銀製刀装具、玉類、海獣葡萄鏡（中国西安の独狐思貞墓出土鏡などの同笵鏡がある）が出土している。
　古墳は国の特別史跡、壁画は国宝、出土品は重要文化財に指定されている。