奈良盆地東南部には墳丘長200ｍ以上の大型前方後円墳が全部で６基ある。箸墓古墳を端緒に、古墳時代前期のうちに次々と造営された。初期のヤマト王権の王墓と意義づけられる。これらの大型前方後円墳のうち、桜井茶臼山古墳、メスリ山古墳の２基はやや離れて桜井市街地の南西に造営されている。
　桜井茶臼山古墳は、桜井市外山(とび)に所在する。墳丘長約200㍍の前方後円墳で、1949～50年に後円部の発掘調査がおこなわれ、1973年に国史跡に指定された。その後、周辺部の調査がおこなわれ、2009年には後円部墳頂部の再発掘がおこなわれた。
　墳丘は、後円部が三段、前方部が二段に築成され、全面に葺石を施す。細長い前方部をもつ柄鏡式の形態である。丘陵の先端部の地山を整形して、いわゆる丘尾切断によって、墳丘を造営している。周濠はないが、大規模な長方形の区画が造成されている。
　後円部墳頂には、東西9.2ｍ、南北11.7ｍの方形壇があり、その周囲には、直径30㎝ほどの太い丸太を密に並べた「丸太垣(まるたがき)」が設けられている。そして、その内側に焼成前に底部に孔をあけた二重口縁壺を並べている。壺形埴輪の起源とされる。方形壇の中央には、古墳主軸と平行して、大規模な竪穴式石室が作られている。
　竪穴式石室は、壁面を垂直に立ち上げるもので、石材には水銀朱が塗布され、見事な朱色の外観を有している。床面は、朱彩を施した板石を敷き詰めたものであり、これは墓壙(ぼこう)の床面と共通するものである。土による棺床が設けられ、その上に長さ4.89ｍ、厚さ（最大）27㎝のコウヤマキ製の木棺の底部が遺存していた。天井石は巨石12枚を架構し、そのうえをベンガラが塗り込まれた赤色の被覆粘土で覆い、石室を密封していた。
　過去に盗掘を受けていたものの、銅鏡片、玉類、玉葉(ぎょくよう)などの石製品、鉄鏃・鉄刀などの武器類、工具類など多様な副葬品が検出されている。再発掘により、盗掘坑の土をふるいにかけたところ、出土品の総量が増加した。すべて細片だが、銅鏡片の総数は384点を数え、内行花文鏡(ないこうかもんきょう)・方格規矩鏡(ほうかくきくきょう)・三角縁神獣鏡(さんかくぶちしんじゅうきょう)・細帯獣帯鏡(さいせんじゅうたいきょう)など様々な鏡種の鏡が、合計81面以上存在していることがわかった。おそらく100面以上の鏡が石室内に副葬されていたと考えられる。
　古墳の規模、竪穴式石室や木棺、副葬品の内容など、すべてが王墓としての威容を誇るものである。３世紀後半代、箸墓古墳の次世代、西殿塚古墳に先行もしくは平行する時期に造営されたものと考えられる。