铜镜的纹饰工艺既反映了铜镜的主题内涵，也是铜镜最具美学价值的部分。它涵括了各种几何、动植物、神兽仙人、民间故事、生活百态、祈愿祝福等，有些精美的可媲美画作，或映照出各种社会内容。

铜镜的早期纹饰多为几何条图形，如齐家文化出土的七角星纹镜和殷墟出土的多圈弦纹镜，这些几何纹饰可能是用以表现太阳的光芒四射，与古代先民对太阳的崇拜有关。

在地纹的基础上，添加了花叶纹，形成了战国的花叶纹镜。一般花叶简单，较为图案化，花叶多为四朵、八朵，菱形花叶纹则为五朵。西汉以后，又出现了花叶纹和草叶纹镜，而所谓“草叶纹”，有人认为可能就是“麦穗纹”，这就反映了古代中国以农业社会立国的历史。

战国镜开始出现动物纹饰，但基本比较抽象，很难区分种类，如今只能称为“兽纹”或“龙”纹。战国晚期出现的蟠螭纹，造型更为夸张，可能表现的是对超自然力量的崇拜。极少数特种工艺镜表现了高超的写实艺术手法。

从战国镜开始，就有大量表现禽鸟的纹饰，其中既有比较写实的鸟纹，也有很多变体、夸张、繁复的所谓夔凤纹。禽鸟纹饰延续到西汉以后，在很多纹饰品种中作为辅助纹饰大量出现，除了四灵中有朱雀之外，规矩镜、神兽镜、画像镜中均有大量的禽鸟纹饰。

战国时代的铜镜上，就有表现人物的形象，如睡虎地出土的狩猎纹镜和河南洛阳金村出土的错金银狩猎纹镜上面，都有猎手（武士）的形象。到了汉代，画像镜、神兽镜上面更是遍布东王公、西王母、羽人等神仙人物的形象，榜题铭文明确了他们的身份，主要反映的是道家的意识思想。

铜镜纹饰中出现大量反映社会生活的纹饰题材，如战国时代的狩猎纹镜，就反映出狩猎是当时社会生活的一项重要内容。社会生活类纹饰大量出现，是在东汉的画像镜上。如历史人物（夫差和伍子胥），车马出行、歌舞宴乐、杂技马戏等，真实地再现了当时王公贵族的奢侈生活。唐代的狩猎纹镜、打马球镜，洛阳出土的著名螺钿人物宴乐镜等，亦表现了唐代社会生活的一个侧面。

一般认为，西汉早期开始在铜镜纹饰中加上铭文。早期的铜镜铭文比较简单，如“大乐富贵、长乐未央、宜酒食”等祝福语，表达了人民朴实的愿望。后来还出现了专以铭文带（指有铭文的部分）为主题纹饰的铜镜，其内容可能是汉代词赋等。西汉晚期的规矩镜（又名博局镜）上开始出现记述历史事件的铭文，如“新兴辟雍建明堂”、“铸成错刀天下喜”等。