《史记·太史公自序》说，《史记》记事上起黄帝，下至汉武帝太初年间，计有本纪十二篇、表十篇、书八篇、世家三十篇、列传七十篇，共一百三十篇，五十二万六千五百字。本纪、表、书、世家、列传这五种体例构成一个完整的体系，全面总结了三千多年政治、经济、文化的发展历史。
作者职居史官，博览群书，加上实地采访资料，取材极其丰富。以列传为例，题记是七十篇，实际写了二百三十多个不同身世、不同类型人物的传记。当然根据其掌握的材料，有繁有简，像《仲尼弟子列传》共写了七十七人，其中三十五《列传较详，取材于《论语》孔子和弟子的对话，另有四十二人仅记姓名而已。《匈奴列传》、《南越列传》、《东越列传》、《朝鲜列传》、《西南夷列传》等，记述了各少数民族的活动。《货殖列传》记述了全国富商大贾的姓名和国内各地区物产及富庶贫瘠情况。《史记》的语言极其简洁生动，因此鲁迅评价是“史家之绝唱，无韵之离骚”。二十五史除司马迁是当代人写当代史外，其他都是由后代人写前代史。由于封建专制社会对写史的种种限制，所以《史记》完稿后，只能藏之深山，传之后代，由他的外孙杨恽出版，以至后来有人埋怨“武帝不杀司马迁，使谤书《史记》流于后世”。由此可以看出司马迁写史的艰难和所担的风险。司马迁写《史记》开始于公元前104年。公元前99年，司马迁因李陵事件获罪下狱，被处宫刑。出狱后，他忍辱充当本为宦官所任的中书令，发愤续著《史记》。他前后历时十年，于公元前93年才完成了这一历史巨著，初时称《太史公书》，东汉末始名《史记》。
据班固《汉书·艺文志·司马迁传》载，《史记》十篇有目录，而没有具体内容，说在司马迁去世之后，散失《孝景本纪》、《孝武本纪》、《礼书》、《乐书》、《兵书》、《汉兴以来将相名臣年表》、《日者列传》、《三王世家》、《龟策列传》、《傅靳蒯成列传》，到了汉元帝、成帝时，方由史学家、颖川（今河南禹县）人褚少孙将缺文补人。《汉书·艺文志》还说，冯商补叙《史记》缺文七篇，补文有些史书上说可能遗失。
有些史料上说，后人补叙了天汉以后的史事。详细阅读《史记》，从中看到《三代世表》、《三王世家》、《田叔列传》、《陈涉世家》、《梁孝王世家》、《外戚世家》、《龟策列传》、《日者列传》、《滑稽列传》都有褚少孙补写的部分。在《陈涉世家》中褚少孙竟将贾谊《过秦论》上篇全引，作为秦王朝灭亡的见解。关于《三王世家》，《史记》考证说，原文赞语尚存，褚少孙根据廷臣之议，补写了具体内容。《滑稽列传》本是司马迁为那些言谈诙谐、有辩才、常以谈笑讽谏君王的人立的传。但褚少孙将西门豹治邺放在这篇后面，似乎与全文体例不合。在《外戚世家》中，褚少孙说：“武帝七十，乃生昭帝，昭帝立时年五岁耳。”这与史实核对明显有误。因汉武帝是在后元二年（公元前87年）七十一岁时去世的，他怎么能在七十岁时生昭帝呢？况且在他立刘弗陵为太子时，还在征和年间，因戾太子事件，腰斩了任安，处死了钩弋夫人（刘弗陵生母）。按此考证，应是太始三年（公元前94年）汉武帝六十三岁时生昭帝刘弗陵，征和三年（公元前90年）立为太子，后元二年（公元前87年）刘弗陵继帝位，在位十三年，年仅二十一岁即死去（时在公元前74年）。还有《平律侯主父列传》最后一段是班固加的。
（孝武本纪）的题解说，本篇是褚少孙写的，这个可能性很大。因为：第一，司马迁和汉武帝是同时期人，且被处以宫刑，为避祸起见，他可能没有写；第二，汉武帝在位五十四年，而《史记》记事只到武帝太初年间，尚有天汉四年、太始四年、征和四年、后元二年共十四年的历史。据考，司马迁在征和二年冬写的《报任安书》中说，他为了完成《史记》这部伟大的著作，才隐忍苟活下来，说明那时他还正在奋笔疾书。那为什么《史记》只写到太初年间呢？这也说明《孝武本纪》可能是褚少孙写的。