司马迁的史学巨著——《史记》，是古代第一部由个人独力完成，具有完整体系的史学著作。不但在中国史学史上有着极其重要的地位，而且开创了我国传记文学的先河，为中国古代文化建立了不朽的丰碑。近人梁启超《论中国学术思想变迁之大势》称赞这部巨著是“千古之绝作”。
《史记》共130卷，52万余字，全书由本纪、表、书、世家、列传五种体例构成。“本纪”是用编年方式叙述历代君主或实际统治者的政绩，是全书的大纲；“表”是用表格形式分项列出各历史时期的大事，是全书叙事的补充和联络；“书”是天文、历法、水利、经济等各类专门事项的记载；“世家”记载自周以来开国传世的诸侯，以及孔子等历代祭祀不绝的人物的传记；“列传”记载社会各阶层的代表人物事迹，其中包括著名的思想家、政治家、军事家、文学家及循吏、儒林、酷吏、游侠、刺客等，还有一部分记载了中国边缘地带各民族的历史。《史记》通过这五种不同体例相互配合、相互补充，构成了完整的历史体系。这种著作体裁又简称为“纪传体”，被历代史家所沿用，总体不变，只是例目有所增减，或例目的名称稍有不同，成为我国古代主要的史学体例之一。
《史记》纪事，其时间上起黄帝，下迄汉武帝太初年间，也就是作者本人所生活的年代；其空间包括整个汉王朝版图，以及周边当时能够了解的所有地域。这部书不仅是我国古代3 000年政治、经济、文化等各方面历史的总结，也是司马迁意识中通贯古往今来的人类史、世界史。在这个无比宏大的结构中，包含着从根本上、整体上探究和把握人类生存方式的意图。如司马迁本人在《报任安书》中所言，他的目标是“究天人之际，通古今之变，成一家之言”。所以，不能够把《史记》看成是单纯的史实记录，它在史学、文学以及哲学上，都有着极高的成就。
《史记》的叙事方式，基本上是第三人称的客观叙述。司马迁作为叙述者，几乎完全站在事件之外，只是在最后的“论赞”部分，才作为评论者直接登场，表达自己的看法。这种方式，为自如地展开叙述和设置场景提供了广阔的回旋余地。但是，所谓客观叙述，并不是不包含作者的立场和倾向，只是不显露出来。通过历史事件的展开，通过不同人物在其历史活动中的对比，实际也体现了叙述者的感情倾向。
为了再现历史场景和当时的人物活动，《史记》中的很多传记由一系列生动的故事构成。譬如廉颇和蔺相如的传记包含了著名的完璧归赵、渑池会、负荆请罪等故事，孙膑的传记包含了田忌赛马、杀庞涓等故事……这也是《史记》在中国众多的史籍中特别具有文学魅力的原因之一。与此同时，司马迁非常善于把人物置于尖锐的矛盾冲突中，通过人物的言行来完成人物性格的刻画。像著名的“鸿门宴”的故事，简直是一场高潮迭起、扣人心弦的独幕剧。人物的出场、退场，神情、动作、对话，乃至座位的朝向，都交代得一清二楚。具有逼真的文学表现效果，避免了冗长松缓的叙述，并且扣人心弦。而且在尖锐的矛盾冲突中，更容易展示人物的性格。
《史记》在人物形象塑造方面，一直以数量众多、类型丰富、个性鲜明著称。这部书以大量的个人传记组合成一部宏伟的历史，其中写得血肉充盈、给人留下深刻印象的人物，如项羽、刘邦、张良、韩信、李斯、屈原、孙武、荆轲等等，就有近百个。虽然仍以上层政治人物为主，但其范围已扩大到整个社会，包括中下层人物和非政治性人物。帝王、诸侯、农民领袖、卿相、将帅、后妃、宦官、文学家、思想家、刺客、游侠、商人、戏子、医师、男宠、卜者等代表着社会生活的不同侧面，又共同组成色彩斑斓且波澜壮阔的历史画卷。这些人物来自社会的各种阶层，从事各不相同的活动，经历了不同的人生命运。那些奋起草莽而王天下的起义者；那些看上去怯懦无能而胸怀大志的英雄；那些不居权位而声震人主的侠士；那些胆识过人、无往不胜的将帅；那些血溅五步的刺客；那些运筹帷幄、智谋百出的文弱书生；那些富可敌国的寡妇，敢于同情人私奔的漂亮女子……这些非凡的人物，构成《史记》中最精彩最重要的部分。因此《史记》洋溢着浪漫的情调，充满传奇色彩，宛如一部英雄史诗。
《史记》被列为中国第一部“正史”。自此以后，历代“正史”的修撰从未断绝，汇成一条文字记载的历史长河，堪称世界史学史上的奇迹。而且，司马迁虽然是朝廷的史官，《史记》却是以他一人之力写就，并不体现最高统治者的意志，据说有些篇目还触怒了武帝。古代史官“秉笔直书”的优秀传统在司马迁身上得以再现，也正因如此，官修正史不仅仅是文治武功的点缀，而且成为一代之“青史”，成为不畏强权的峭然风骨。从这个意义上来说，司马迁给我们留下的，绝不仅仅是书。