司马迁是我国历史上伟大的文学家和史学家，多数史书关于司马迁的记载皆止于《史记》的撰写，而对于司马迁的卒年和死因这个问题，由于缺少史料，始终是悬在人们心头的一个谜。
关于司马迁死的具体时间，有人认为这是司马迁寿终正寝的证明，也有人认为这正好说明司马迁死得不明不白，值得探究。《史记·集解》引东汉学者卫宏《汉旧仪注》云：“司马迁作景帝本纪，极言其短，及武帝过，武帝怒而削去之。后坐举李陵，李陵降匈奴，故下蚕室。有怨言，下狱死。”葛洪《西京杂记》也有与此类似的记载。有人据此推断司马迁是因作《报任安书》而死的，且死在作《报任安书》那年（据王国维考证，《报任安书》作于太初四年）。郭沫若认为司马迁下狱的事必定在当时有很多入知道，故卫宏、葛洪将它写下来。卫宏和葛洪都是当时著名的大学问家，不会无中生有，捏造事实。在《汉书·司马迁》“赞”中，班固叹息“以迁之博物洽闻而不能以知自全”，悲其“既陷极删”（指腐刑）之后，又不“能自保其身”，这说明司马迁的死很不正常。
有的学者对此则提出异议。考察目前存在的有关司马迁行事的记载，共有四条，其中，至少有两条不符合史实，因此卫宏说司马迁“下狱死”这件事，因证据不足，不可全信。古书有“身体发肤，受之父母，不敢毁伤，孝之始也”。《汉书》中司马迁“既陷极刑”，不“能自保其身”也许就是这个意思。
还有一些认为司马迁可能死于汉武帝晚年的“巫蛊之狱”。巫蛊案发生在征和元年，当时江充任治巫蛊使者，他与卫太子有怨，恐武帝晏驾后太子对自己不利，因此想借机除掉太子。太子杀江充后自杀，武帝穷治巫蛊之狱，转而穷治太子死之狱，一直到征和四年，前后死者达十几万，任安也是“巫蛊之狱”的殉难者之一。这场灾难，牵连到当时许多文武官员，司马迁恐怕也难以幸免。从《史记》记事内容可以发现，太初四年至征和二年还有记事，征和一年后就没有记事，司马迁很可能是《汉书》所说的“巫蛊之祸，流及士大夫”的牺牲者。
还有人认为司马迁死于武帝之后，《史记》各篇里有汉世宗的谥号“武帝”。西汉学者褚少阳曾说过“太史公记事，尽于孝武之事”。“武帝”是汉世宗刘彻死后后人所追加的谥号，如司马迁比武帝先死，怎么会知道这谥号呢？有人考证司马迁《报任安书》作于征和二年十一月，在武帝驾崩前4年，从《报任安书》的内容可以知道当时《史记》并未全部完成，以后还有补辑，故涉及到武帝的地方，改称谥号，也就不足为奇了。
总而言之，司马迁到底是“有怨言，下狱死”或因“巫蛊之狱”而死，还是平安地活到武帝之后，寿终正寝，目前还没有充分的证据来进行确定，有待于今后新史料的发现和人们的进一步考证。