中國古代製作的自動指示方向的一種機械裝置。它是利用傳統的獨轅雙輪車制，裝上齒輪傳動系統而成。體積較大，長3.4米，高3.4米，寬3米，車上裝有一個“不朽者”木人指示方向。行進時無論車子怎樣轉彎，木人總是面向南，手臂平舉，指向前方。即使道路是圓形狀，木人也會隨之調整，手指始終指向南方。晉代以來的傳說，都把指南車的創造偽託為遠古的黃帝或周公，但據歷史考證，指南車是三國時魏明帝青龍三年(235)由馬鈞創造的。
晉代以來，指南車僅用作帝王出行時的儀仗。最早提到指南車為機械裝置的是《宋書·禮制》。《南齊書·祖沖之列傳》記載，祖沖之根據古法將指南車改造為銅制機械，圓轉靈活，指向為一。《宋史·輿服志》對指南車的機械結構，作瞭比較具體的記述。
所傳宋代造法，有兩種設計方案：一種是天聖五年(1027)燕肅所獻傳統的造法；另一種是大觀元年(1107)內侍吳德仁所獻大形新車制。前者僅用1個木人指向，後者除中心木人外，四方尚有童子木人4個，木龜、木鶴各1個，共計7個指向裝置。根據復原瞭解，燕肅式指南車的基本構造是：利用兩個足輪（車輪）、兩個小輪（滑車）、5個大小齒輪組合成齒輪系和離合傳動機構。行車前，預先定妥木人所要指的方向，如定在南方，則當車身向右轉時，帶動前轅移向右方，由於大平輪的立軸穿貫車廂，以車轅做為軸承，後轅必移左方。後轅端系有繩索，通過後轅上橫木下的小立輪滑車，將左小平輪下放，同時將右小平輪上提，左小平輪即與左附足立子輪、大平輪嚙合。當車身右轉1周，附足立子輪轉2周，小平輪轉4周，大平輪逆轉1周（各輪皆轉48齒），木人隨之逆轉1周，故轉向不變。當車身向左轉1周，木人則右轉1周，仍指向已定方位（南方）。此車在轉向時，必須遵循的原則是：如車右轉時，左足輪需要暫停，隻能以1足輪為半徑、另1足輪為圓心旋轉。並且，兩足輪之間的距離，也應與足輪直徑相等（6尺），因此車的體制和內部機械是相互制約的。
燕肅指南車復原模型
吳德仁的設計與燕肅的基本原理相同，主要差別是為瞭表現7種指向的運轉，增加齒輪數和車體的長寬度。車中齒輪傳動組合分上下兩層，其底層除兩足輪、兩小輪滑車外，有用9個齒輪，仍采用燕法，足輪轂上裝立輪，中設大平輪，小平輪通過小輪滑車系於後轅、在小平輪和大平輪之間各增設疊輪兩組，其離合裝置和燕法無異。車上層中心設立輪，輪軸上接木人、下接大平輪，圍繞主輪，分兩重各設6輪和4木童、兩龜鶴相接，共計用齒輪13個。
近代對《宋史·輿服志》中指南車的復原研究，最早見於1924年A.C.摩爾發表的《中國指南車》，它指出瞭該車齒輪傳動組合的原理。1937年王振鐸發表《指南車記裡鼓車之考證及模制》，按燕肅法制成復原模型。指南車的創造標志著中國古代人民在齒輪傳動和離合器的應用上，已經取得很大成就。