《太史公自序》是史记的最后一篇，主要内容有两个方面，一是司马迁家族及其本人的传记，二是史记各部分内容的概述。可以说，读《史记》应当首先从此篇开始，读完全书之后仍须再详读此篇。关于司马迁的生平，还应该把此篇和《报任安书》结合起来，读此两篇，则太史公为人，千载之下，凛凛生气如在目前。
五帝颛顼的时候，设司天司地之官，名重名黎，掌管天文地理。唐虞之时，重和黎的后人世袭此职，直到夏商时期。周朝建立，程林休甫是黎的后人。周宣王时，黎氏失去官守遂为司马氏，司马氏世代掌管周史。周惠王时，有子带之乱，司马氏去周奔晋。晋国中军元帅士会奔秦时，司马氏迁居少梁。
司马氏去周奔晋后，族人分散各处，有的在卫国，有的在赵国，有的在秦国。卫国的司马喜曾做过中山国相；赵国的司马凯以传授剑术理论而扬名，赵国剑客司马蒯聩是他的后人。司马凯是魏晋时期司马懿的十六世祖。司马懿兄弟八人，字皆曰达，称司马八达。司马懿排行第二，字仲达，司马懿三弟司马孚，字叔达。北宋史学家司马光是司马孚后人。
秦国的司马错曾与张仪争论，并受秦惠王派遣率军灭蜀，后为蜀地郡守。司马错之孙司马靳，事武安君白起。当时少梁已经改名为夏阳。司马靳与白起一起坑杀赵国长平降军，后来又一起赐死杜邮，葬于华池。司马靳的孙子司马昌，在秦国为铁官。秦始皇时，司马蒯聩的玄孙司马卬曾为武安君白起的部将，并攻占朝歌。诸侯相王时，司马卬在殷地称王。楚汉战争之际，司马卬归降汉王，汉以殷地为河内郡。
司马昌生子司马无泽，司马无泽为汉市长。司马无泽生司马喜，爵五大夫，死后都葬于高门。司马喜生司马谈，司马谈担任太史公之职。司马谈随唐都学习天文，随杨何学习易经，随黄子学习道论。司马谈仕宦于汉武帝建元至元封年间，他忧心学者不能通晓诸子之学的要义而惑于所习，于是论述阴阳、儒、墨、名、法和道德六家要旨。
周易系辞说，天下人追求的东西相同，但具体的谋划千差万别，殊途而同归。阴阳家、儒家、墨家、名家、法家和道家都追求致治，但是各有自己的学说，有的为世人所晓，有的则不显明。司马谈论阴阳之术说，阴阳学注重吉凶祸福的预兆，有很多禁忌避讳，以此使人拘束于日时等而有所戒惧，阴阳家关于四季运行的规律，是不可废弃的。
儒家学说内容博大而缺少要领，学习者常常劳而少功，因此儒家学派的主张难以完全为世人遵从。但是儒家序列君臣父子之礼，夫妇长幼之别则是不可变易的。墨家提倡节俭，而世人难以尽从，但墨家主张的强本节用主张，是不可废弃的道理。法家主张严刑峻法，因此刻薄寡恩，但法家主张君臣名分，是不可更改的制度。名家斤斤计较于概念之说，辩正名实，但容易让人舍本逐末。
道家使人精神专一，行为合于“道”，使万物丰足。道家学说，吸收众家之长，因阴阳之大顺，采儒墨之善，撮名法之要，与时俱进，因势利导，善化风俗，应用人事，无所不宜，意旨简约而容易操作，用力少而功效多。儒家则不然，他们要把君主树立为天下的标准，君主倡导，臣下就要应和，君主先行，臣下就要随从，但这样只会使君主劳累而臣下安逸。
至于道家的思想，老子称知雄守雌，绝圣弃智，弃此不用而专任智术，使精神使用过度而衰竭，使身体过度劳累而疲惫，形神骚动，而想与天地同寿，这是不可能的事。阴阳家认为四时、八位、十二度和二十四节气各有禁忌，顺之者昌，逆之者不死则亡，这未必正确，但也证明阴阳家“使人拘而多畏”。但春生夏长、秋收冬藏，这是自然大道，不顺应就无法制定天下的纲纪，所以说“四时之大顺，不可失也”。
儒家以六经为法，而六经的原文和注释动辄千万字，使人累世不能通其学，在有生之年不能穷尽礼，所以说儒家“博而寡要，劳而少功”。墨家也崇尚尧舜之道，盛赞尧舜的品德，尤其是他们的节俭德行，以此墨家薄葬，讲究兼爱尚同，但使贵贱尊卑没有区别。世异时移，功业不同，所以说墨家“俭啬而难以遵从”。
法家不避亲疏远近，不区分贵贱尊卑，一切都由法律来决断，那么人们的亲亲尊尊之心就断绝了。因此法家学说可以作为一时之计，却不可行之久远，所以说法家“严而少恩”。名家苛察概念，舍本逐末，使人不能追究事物的本意，所以说名家“使人俭而善失真”。
道家讲究无为而无不为，容易操作，而文辞幽深微妙。道家学说以虚无为本，重视顺应自然。道家认为事物无常势无常形，以此探求万物的情理。不为物先，不为物后，所以能成为万物的主宰。有法而不完全限于法，所以能顺应时势成就事业。有度而不唯度，忖度万物与之相合。所以说“圣人不朽，时变是守”。