司马迁在“太史公自序”中叙述了自己受父亲遗命，撰写《史记》的情况，并表示要学习借鉴孔子著《春秋》的精神，完成一代之著作。同时也叙述了自己遭李陵之祸，发愤著书的悲愤之情，文中一一列举上古圣贤，坚定“述往事，思来者”的创作决心。
在“太史公自序”的后一部分，司马迁详细为《史记》各篇精心撰写了小序。《史记》共有十二本纪、十表、八书、三十世家，七十列传。本纪、世家、列传内容已见诸前文，八书内容涉及天文地理，典章制度，不再具体解读。《史记》以本纪为纲，不能从略，故再述于此。表、书内容，亦仅在此篇中简单概述。
《史记》从传说中的黄帝开始，黄帝相传为中华文明始祖，法天则地，下启颛顼、帝喾、尧、舜四圣，合而为五帝本纪第一。自夏开始，国家朝代出现，夏由大禹开基，至夏桀灭亡，作夏本纪第二。契（读xiè）为商人始祖，商汤伐桀建立商朝，至纣亡国，作殷本纪第三。后稷兴周，至周文王三分天下有其二，武王伐纣，平王东迁，赧王祚终，作周本纪第四。
秦人之先，与赵同宗，伯翳曾辅佐大禹，秦穆公曾为春秋五霸之一，惠文王、昭襄王为秦始皇统一六国奠定了基础，作秦本纪第五。秦始皇兼并六国，称始皇帝，二世即亡，作始皇本纪第六。秦失其道，豪杰并起，项羽自立为西楚霸王，号令诸侯，作项羽本纪第七。
刘邦建立汉朝，为汉高祖，其后惠帝早死，吕后专权。功臣宗室诛灭诸吕，汉文帝继位，传子景帝，再传至武帝。作高祖本纪第八、吕太后本纪第九、孝文本纪第十、孝景本纪第十一、今上本纪第十二。《史记》内容上下三千年，以本纪为时间之纲，而人物事件千头万绪，所以作十表为纬，横向比较同一时期的人物事件。
三皇五帝历史久远，夏商周三代具体年月多不可考，参考传世谱牒旧闻，大致推断时间，作《三代世表》第一。周代幽王、厉王之后，周室日衰，诸侯并起，五霸争雄，交相盛衰，作《十二诸侯年表》第二。春秋以降，诸侯衰落，卿大夫地位上升，争雄于战国，先后称王，最终被秦国并吞，作《六国年表》第三。
秦行暴政，民不堪命，楚人陈胜率先发难，刘项继起，终于亡秦。八年之间，天下三易其主，因事件繁多，不惟纪年，而且列月，作《秦楚之际月表》第四。汉朝建立，直到汉武帝太初年间，郡国并行，遍封刘姓为诸侯，作《汉兴已来诸侯年表》第五。汉朝建立，功臣亦得分封，作《高祖功臣侯者年表》第六。
汉惠帝至景帝年间，又有诸侯新贵，作《惠景间侯者年表》第七。汉武帝时，北攻匈奴，南讨越人，征伐四方，有功封侯者甚多，作《建元以来侯者年表》第八。汉初诸侯国强大，遂有七国之乱，后朝廷颁布推恩令，分封诸侯王子弟为侯，作《王子侯者年表》第九。汉兴百余年，将相名臣数量众多，为褒善显恶，作《汉兴以来将相名臣年表》第十。
十表之外，又有八书，正史自《汉书》起改称为志，内容为国家经济、政治、文化等方面的专题记载和论述。因君臣朝廷尊卑贵贱各有其序，故夏、商、周三代各有其礼，增补损益虽有不同，但根本目的都在于切近人情，通于王道，顺应古今之变，作《礼书》第一。
乐者，所以移风易俗也。由雅、颂而至郑、卫，《诗经》为中国文学源头、音乐、舞蹈、文字三位一体。论述音乐兴衰，作《乐书》第二。国家无军不强，无德不昌，黄帝、商汤、周武王以此而兴，夏桀、商纣、秦二世以此而亡。《司马法》历史久远，兵家有姜太公、孙武、吴起、王子成甫等，作《律书》第三（《律书》即《兵书》）。
律居阴而治阳，历居于阳而治阴，律历交替相治，不可偏废轻视，作《历书》第四。医卜星相，望气之书，内容多荒诞不经，但从帝王到普通百姓，都对此津津乐道，作《天官书》第五。帝王受命，祭祀万灵，遂有封禅之举，作《封禅书》第六。大禹疏通百川，九州得以安宁，治理江河为各朝代要务，作《河渠书》第七。货币流通，本为发展农商，其弊端亦不可讳言，作《平准书》第八。
世家、列传及本纪各篇，详见前文，本篇不再赘述其序。司马迁最后总结说，汉朝承五帝遗风，续三代宏业。周道废弛，秦焚毁诗书，割裂文化，图籍散失错乱。至汉朝兴起，有萧何制定律令，韩信申明军法，张苍制立章程，叔孙通确定礼仪，于是文质彬彬者先后进用，诗书遗文也被陆续发掘出来。
汉初萧规曹随，讲论黄老之道，而贾生、晃错想以申不害、商鞅的法家学说治国，最后在汉武帝时公孙弘以儒术尊显。百年之间，天下遗文古事无不汇集于太史公处。太史公父子相袭，感慨祖先曾为史官，至此再职掌其事，不禁再增敬畏。
司马迁继承父业，网罗天下散失旧闻，考察王迹所兴，溯源探终，论其兴衰，略推三代，详录秦汉，上起轩辕皇帝，下至汉武帝太初年间，著十二本纪、十表、八书、三十世家、七十列传。凡百三十篇，五十二万六千五百字，为《太史公书》，究天人之际，通古今之变，成一家之言。藏之名山，副在京师，传之后世！
又：司马迁去世后，《史记》先后亡失“景纪、武纪，礼书、乐书、兵书，将相表，三王世家，日者、龟策传、傅靳等列传”。后人为之补充，“景纪取班书补之，武纪专取封禅书，礼书取荀卿礼论，乐取礼乐记，兵书亡，不补，略述律而言兵，遂分历述以次之。”三王世家空取其策文，率略且重。日者不能记诸国之同异，而论司马季主。龟策只以太卜所得占龟兆杂说，而无笔削之功，芜鄙之甚，故读《史记》不读“龟策列传”。
《索隐》述赞：太史良才，寔纂先德。周游历览，东西南北。事覈词简，是称实录。报任投书，申李下狱。惜哉残缺，非才妄续。辛弃疾词曰：我觉其间，雄深雅健，如对文章太史公。又曰：谁念我，新凉灯火，一编太史公书。——读《史记》至此告一段落，后续再读《汉书》。