現存文獻中，《黃帝內經》之書名首見于東漢班固的《漢書·藝文志·方劑略》，其曰：“《黃帝內經》十八卷，《黃帝外經》三十七卷……”。而《漢書》來自西漢末年劉向父子先后受皇帝詔命最終編成的第一部官修目錄和第一部目錄學著作《七略》，因此可認為《黃帝內經》之名最早或見于《七略》，但是《七略》亡佚。
相關書名，第二次于東漢末年張仲景的《傷寒論》“原序”，其曰：“撰用《素問》、《九卷》、《八十一難》、《陰陽大論》……”。這是《素問》之名首次出現，尚未明確其與《黃帝內經》關系。由于句讀關系，此處或認為是“《素問》九卷”，但之后《八十一難》、《陰陽大論》等并未示卷數，當是“《素問》、《九卷》”兩書。
第三次見于晉代皇甫謐的《甲乙經》序言，其曰：“按∶《七略·藝文志》，《黃帝內經》十八卷。今有《針經》九卷，《素問》九卷，二九十八卷，即《內經》也。亦有所亡失，其論遐遠，然稱述多而切事少，有不編次。比按倉公傳，其學皆出于《素問》，論病精微。《九卷》是原本經脈，其義深奧，不易覺也。”此論提示皇甫謐應該見過《七略》，亦證《七略》中即有《黃帝內經》，亦是《素問》、《針經》即《黃帝內經》論之開端，后世認為《傷寒論》原序中“《素問》、《九卷》”即《內經》大概也由此出。
第四次見于《隋書·經籍志》，其曰：“《黃帝素問》九卷、《黃帝針經》九卷”，其又曰：“《黃帝素問》八卷全元起注，今亡。”，自此均只聞《黃帝內經》相關之名，并未見其書，亦可知全元起所見到《素問》時已只有八卷。
自此皆只見《黃帝內經》相關之名，未見內容。正式史書有載看到《黃帝內經》者，見于唐代王冰，其得《素問》殘卷共八卷，對其重新編注，由于第七卷佚，他根據其先師張公所藏的秘本等補入“七篇大論”，作為亡佚的第七卷內容，自此《素問》一書得以流布。
直到北宋元祐七年，高句麗國進獻《黃帝針經》一部，次年由皇帝詔令刊行，以此為底本，才有此后的《靈樞》。但到了北宋嘉佑年間《靈樞》又已不全，林億校《素問》時云：“《靈樞》今不全”。南宋史崧在《靈樞序》中說：“恨《靈樞》不傳久矣……參對諸書，再行校正，家藏舊本《靈樞》九卷，共八十一篇，增修音釋，附于卷末，勒為二十四卷。”史稱“史崧本”，是現在流行《黃帝內經·靈樞》的底本。
呂復像
以上就是就是《黃帝內經》相關的大致情況，可知到南宋時期才得以成今本《黃帝內經》，但是也有疑問，是否為南宋宋儒所編。元代呂復說：“《內經素問》，世稱黃帝岐伯問答之書，及觀其旨意，殆非一時之言，其所撰述，亦非一人之手。”目前學術界也基本是此觀點，自然也有可能被宋儒再編撰。
雖然很難得出《黃帝內經》成書確切時間，但可先劃個上下限。隨著馬王堆醫書的出土，內容比較之，其出現最早應該是馬王堆墓葬之后，即其上限，下限不低于劉向父子所編《七略》，似乎已經可認為其成書于西漢。但疑問來了，《漢書·藝文志·方劑略》曰：“《黃帝內經》十八卷”，而今本有“一百六十二篇”，其篇幅差太大，應非今本。假設《七略》為“原始版本”，《漢書·藝文志·方劑略》收錄“醫經七家”，即《黃帝內經》十八卷、《黃帝外經》三十七卷、《扁鵲內經》九卷、《扁鵲外經》十二卷、《白氏內經》三十八卷、《白氏外經》三十六卷、《旁篇》二十五卷，可見當是“內經”已分流派，尚有扁鵲、白氏等。
《黃帝內經》基本上是皇帝與臣子的問答。而黃帝與雷公問答，在《素問》第七十五篇至八十一篇，《靈樞》第十、四十八、四十九、七十三篇，共11篇，均是雷公問黃帝答，余篇皆是黃帝與岐伯等其他臣子問答，并是黃帝問臣子答。可把這種描述形式分為兩塊，黃帝答者，應該是《漢書·藝文志·方劑略》中的“黃帝內經”、“黃帝外經”，即冠以黃帝之名，當以黃帝為主體，余篇可能是“扁鵲”“白氏”。此言可找到證據，《素問·大奇論》與晉代王叔和《脈經》中的《扁鵲診諸反逆死脈要決》文字絕大部分一致，兩者可視為同一篇文章，由此可知《素問·大奇論》可能收錄自《扁鵲內經》。從考據結論來看，漢以后編撰《黃帝內經》者，可能把《漢書·藝文志》中的醫經收入，其中《黃帝內經》中黃帝答者11篇應為原始《黃帝內經》、《黃帝外經》，其余的可視為不同流派內經、不同流派外經著作。《漢書·藝文志》并無積篇為卷之例，由此假設其“卷”與今本《黃帝內經》中的“篇”篇幅大致相當，可進一步假設今本《黃帝內經》應該都收錄了《漢書·藝文志·方志略》各家的內經、外經，共計150卷，加上唐王冰補入的7篇，共157篇，由此接近今本篇幅。
以上假設今本《黃帝內經》來源于《漢書·藝文志》的各家內外經，而其內容又來自于秦漢及之后各時期的作品，經歷亡失，歷代又不斷增補而成。可以從其內容找到證據：其一，秦朝文章特有書寫形式是韻語，而《內經》中就有許多，比如《上古天真論》、《四氣調神大論》 、《生氣通天論》、《陰陽應象大論》、《脈要精微論》等其中韻語的文字特多, 說明《黃帝內經》中寫作法具有有秦代特色，有收集到秦朝的內容。其二，《保命全形論》有“黔首共余食”之文，而“黔首”秦朝創造的對公家公民的稱呼，當是秦人所作。其三，《陰陽系日月篇》曰：“寅者，正月之生陽也”，正月屬寅的歷法來源于漢武帝時期太初歷，應當是此后的作品。東漢章帝元和二年（85）頒布四分歷,才開始用甲子紀年，而《內經》中用到干支的內容，應該是東漢末期才有。其四，唐代王冰注解《素問》時，《本病論》和《刺法論》僅有篇名沒有文字，今本《黃帝內經》此二篇必是王冰之后唐宋間偽作所增，亦是上述疑為宋儒編撰的證據之一，合前述已共159篇，已非常接近今本篇幅。其五，司馬遷《史記·扁鵲倉公列傳》記載的長桑君傳授的十種醫書之中并無《黃帝內經》，可認為司馬遷所處的年代或并未見《黃帝內經》。
綜上，今本《內經》非仲景所“撰用《素問》、《九卷》，當是以《七略》的《黃帝內經》為祖本，因此，拿南宋才成書的《黃帝內經》解《傷寒論》顯然是不合適的。
