居延汉简是20世纪中国文明四大发现（其他三项是殷墟、甲骨文、敦煌遗书）之一，是敦煌汉简之后发现的最重要的汉代边塞屯戍文书。在内容和数量上都大大超过了敦煌汉简，为汉代历史的研究开辟了一个新的领域。
居延烽燧遗址为汉代张掖郡居延、肩水两都尉所辖边塞上的烽燧和塞墙遗址，位于今内蒙古自治区额济纳旗和甘肃省金塔县境；北起苏古诺尔，南至毛目以南。边塞遗址自东北斜向西南，全长约250公里。始建于汉武帝大初三年（公元前102年），废弃于东汉末年。居延烽燧的大部分遗址由鄣、坞构成，有的还有关门，如肩水金关遗址。沿着居延烽燧这条狭长防线上，还有大量的亭燧和塞墙。这条防线当日起了切断匈奴与羌联系的作用，同时也形成了汉通西域的交通要道——河西走廊对匈奴的屏障。
居延汉简是居延烽燧遗址出土的简牍，时代约在自汉武帝末年（公元前三世纪初）至东汉中叶（公元12世纪初）。对其共进行了4次考古调查和发掘，分别在1930~1931、1972~1976、1986和1999~2002年。
1930年，前西北科学考察团在今内蒙古自治区的额济纳河（弱水）流域曾作过考古调查和试掘。沿弱水两岸，北起宗间阿玛，南至毛目（今鼎新）约250公里之间以及在布肯托尼与博罗松治约60公里之间，发现有汉代的塞墙和鄣堡亭燧，并在其遗址中总计约发现10200枚左右竹简。这些竹简现藏台湾省“中央研究院”。其经过详载于《内蒙古额济纳河流域考古报告》一书。这次出简较多的地点，有宗间阿玛、破城子、瓦因托尼、博罗松治、布肯托尼、查科尔贴、金关、地湾、大湾等。
1972年秋，由甘肃省博物馆、酒泉地区和人民解放军驻地部队等单位组成的甘肃居延考古队沿黑河，南起金塔县双城子，北至居延海进行了考古勘察。在调查、踏勘的基础上，于1973年和1974年夏秋季，对金关、破城子、甲渠塞第四燧三处遗址进行了科学发掘，共获得汉简两万余枚。其中在金关遗址范围内，共开探方37个，出土简牍11577枚；在破城子出土竹简7865枚；甲渠第四燧出土竹简195枚。这批竹简现藏甘肃省博物馆。另外，1976年夏秋又在布肯托尼以北地区进行了调查。
1986年对地湾进行发掘，开探方20多个，共获得汉简千余枚，绝大多数已残破不全，十分遗憾。
1999年秋，以内蒙古考古所副所长魏坚为首的考古人员经过三年的工作，在甲渠侯关和一系列烽燧中发现500多枚汉简和数百件其他文物。此次发掘的后续工作至今还在进行。
在以上的四次发掘中，除出土简牍外，还发现并出土了弓、箭、转射、仓印、货币、木板画等文物。在这些文物中，有一件棨信比较重要，信为红色织物，上方缀系，墨笔篆书“张掖都尉棨信”六字。它可能既是通行关禁的证件，又是高级官吏的一种标识。
居延出土的汉简绝大多数是木简，竹简很少，就形状尺寸而言，有简（扎）、两行、牍、检、符、觚、签、册、椠、檄、过所、削衣等几种。
这些简册，有的是在废弃前还在使用的文书，有的出土就连缀成册，有的编绳虽已腐朽但仍保持原来的册形，有的散落近处可合为一册，有的则是散落在各处需要分类整理的。
简册的内容非常丰富，不仅记载了居延地区的屯戍活动和兴衰历史，而且保存了一些从西汉中期到东汉初年的文献资料，涉及整个汉代社会的政治、经济、法律、哲学、宗教民族等各个领域。
经过初步整理，在简册中占绝大部分的是关于居延屯戍文书档案，而且此类简册占完整的文书也最多。
屯戍内容的简册，记载的屯戍制度非常完善，规定得详尽而灵活，尤其着重于传递速度，各亭燧间的相互配合，组成一个高效率的警戒通讯体系。这对于研究我国古代烽火制度、恢复居延都尉塞防的结构，了解整个居延军事系统的组织、纪律及运筹指挥等，都具有极重要的价值。
例如建武初年“塞上烽火品”的十七枚，简长38.5厘米，其中在十六枚简首部标小圆点，尾简署标题。此简册记载的是居延都尉辖下的甲渠、卅井、珍北三塞临敌报警、燔举烽火、进守呼应、请求驰援的联防条例。条例规定，在匈奴人入侵的不同位置、人数、时间、意图、动向以及天气变化等各种情况下，各塞燧燔举烽火的类别、数量、方式、如何传递应和，发生失误又如何纠正等等。
另外，居延汉简也有许多关于屯田方面的简牍。这有利于我们对当时屯田制度的认识。
其二是登记和统计各种名籍和兵器、奉廪、钱粮簿等的簿籍。名籍类有史卒名籍、卒家属名籍、吏卒廪名籍、卒家属廪名籍等，还有专门记录吏卒日常工作的“作簿”和“日迹簿”等。
例如，出土的“骑士名籍”62枚，上中下三排横写，按军营编队，分别登记一百余名骑士的姓名、职务和籍贯。除名籍外，还有统计各亭燧军事装备情况的“守御器簿”、“折伤兵簿”和“戍卒被簿”；有记出纳钱财和粮谷的“出入簿”或“食薄”等；有“驿马名籍”和“驿马阅具簿”，在侯官治所还有所谓“诣官簿”，即其下属各亭燧士吏诣官办事的登记簿；在关卡遗址中还出土有吏民出入关的登记簿和过所、符传等。这些簿籍都各有书写格式，按规定的内容填写。
其三是爰书。颜师古曰：“爰，换也，以文书代换其口辞也。”爱书简册，体现的是一份刑狱诉讼程序。据《汉书·张汤传》记载，当时的刑讼程序是劫、掠治、传爰书、鞫讯、论报、具狱。居延遗址著名的爰书是在甲渠侯官第二十二号房址内出土的建武三年“候粟君所责寇恩事”册。共出土简册36枚，第36号是此档案的标签。
据时间、内容、简制等判断，这是关于甲渠候粟君与客民寇恩诉讼之事的部分存档材料。包括爰书、都乡啬夫报告和居延县所下公文。前二份爰书是寇恩的口供记录。根据口供，甲渠候粟君雇寇恩到解得替他去卖鱼，约定出卖五千条鱼，要价四十万行钱，并用一头黑公牛和廿七石谷作为雇工费。到了解得，寇恩卖鱼不足四十万，他便把黑公牛卖了凑成卅二万付粟君妻业，还欠八万。回来后，寇恩用粟君雇他的儿子捕鱼的工钱廿石谷相抵。照理说，粟君还应该还给寇恩相抵余款。可是粟君却告到居延县迁、都尉府，诬说寇恩卖了借给他的牛不赔偿。上级要求查明此事，都乡啬夫便把两次口供上报，再由居延县批转。……“责寇恩事”册，对刑讼程序的前三项记载的非常完善。这样一份较完整，描述详尽的治狱材料，是极难得的。仅就治狱制度来说，它提供了一份基本完全的县廷鞫讯治罪的具体过程的资料，为研究汉律提供了不可多得的资料。居延汉简所出述及狱讼事的简牍不少，但由于简册的散乱、残缺，过去往往不能将其内容理解清楚，现在找到了这样完整的材料，也必将大大有助于同类简牍的整理研究。
其四是官吏任免、军纪赏罚等公文、公事，此类简册包括官吏的上任、罢免；修建土木工程等的项目、规格、用料、人数；坐罪行罚的檄书及各种碟书、律令、品约、劾状等等。其包括的内容相当广泛。
第二大类是关于政策法令和重要事件的简册。此类简册很多，有武帝的儿子刘胥集团的阴谋篡权事，有窦融的功绩事，有桑弘羊任大司农以后制定的赎罪令。还有王莽时期关于更改官制、改长安名称和五均平准等事。
第三大类是纪年简。纪年的简册数量比较多，记载了武帝的几个年号有元朔元年、元狩四年、元汉二年、太始二年、征和三年、后元元年等。昭帝到王莽时期的年号基本上是连续的，宣帝时的最多。王莽到建武初，年号记载则较紊乱。这正好反映了当时农民起义等社会形势和政治动荡的状态。
除了纪年号外，此类简册还记日、记时，这对我们研究当时的历法制度提供了重要资料。除了以上三类简册外，还有很多。例如，出土的“相利善剑刀”，是一篇鉴别刀剑优劣的专著，可能是《汉书·艺文志》所载佚书《相宝剑刀》的部分抄本，其他还有《九九术》、《急就篇》、《论语》等著述残简。出土的居延医简，不论是望、闻、问、切的诊断方法，还是丸、散、丹、剂等治疗药物配剂，都能从中查到实例，使我们得知当时人们的病情，对中医学的研究是不可多得的资料。另外还有关于历书、干支表、天文星象、星位、日食、地理等方面的简册。居延简续也是中国书法史上的重要组成部分。我国使用简续上自春秋战国，下至魏晋唐宋，长达一千余年。从居延出土的简牍来看，书体基本上为隶书章草，书法已基本趋于成熟。从点画到结构，从简白到行气都极其讲究。工整的隶书端庄谨严，笔笔不苟，飘逸俊秀；而大量章草简册，用笔自然简洁，运转流畅，衔接自然。这些简册多为下级小吏所书，由此可见当时书法的整体水平是很高的。简牍书法几种字体各具特色，笔姿精妙，古雅典丽，实为中国书法史上的辉煌篇章，对其观摩研究，势必促进当代书法艺术的繁荣。
居延汉简从第一次被发现一直到现在，人们对它的研究一直就没有停止过。而且，随着居延汉简进一步的分类整理和考古发掘，人们对它的研究正日益深入。
总括过去，对居延汉简的研究大体有三个阶段，第一阶段是单纯地考释简文，第二阶段基本上是结合简文作历史考证，第三阶段是结合简册的出土地点、类型、内容，从屯戍档案等角度做全面的分析。随着居延汉简的进一步的分类整理和考古发掘，人们对它的研究正日益深入。例如，李振宏、孙英民先生著《居延汉简人名编年》一书，是以人名作系联而进行研究的。罗先文先生的《（居延汉简）“病名籍”简发徽》则是从医疗制度方面来进行专题的研究。