《史記》記事始於傳說中的皇帝，止於漢武帝太初年間，把幾千年間零散的曆史資料，加以整理、審核、排比，“厥協六經異傳，整齊百家雜語”，分別歸類於一百多個曆史人物傳記中。《史記》敘述上下三千年曆史，尤詳於戰國、秦、漢。全書分為12本紀、10表、8書、70列傳，共130篇。56.65萬字。是我國第一部紀傳體的通史。
“本紀”按年代順序記敘曆代帝王的言行和政事，從五帝開始，至漢武帝為止，這是本書的總綱。“世家”記載諸侯國的興衰，及其子孫世襲（如《越王勾踐世家》、《留侯世家》）。“列傳”主要記載官僚、士大夫、名人等各種代表人物的活動。寫一個人物的，後人稱之為“專傳”（如《淮陰侯列傳》）；寫兩個或兩個以上人物的，後人稱之為“合傳”（如《廉頗與藺相如列傳》）；把類似的人物記在一起，不管他們是否是同時代的人的，後人稱之為“類傳”（如《遊俠列傳》）；此外還有“附傳”；也有少數民族和鄰國的曆史（如《匈奴列傳》、《東越列傳》、《朝鮮列傳》）等。“表”是利用表格的形式記敘錯綜複雜的人物、史事，作為本紀和列傳的補充。“表”又分為年表、世表、月表三種。年表是按年代編排的（如《六國年表》、《漢興以來將相名臣年表》）；世表是因為年代久遠，不好按年記載（如《三代世表》）；月表如《秦楚之際月表》，是因楚漢相爭僅幾年，事件變化多端，按年記敘不足以反映豐富的曆史現實。“書”則是分專題記載各種典章製度的專篇。如《平準書》係統地敘述了漢代社會經濟情況；《河渠書》敘述了曆代水利情況；《曆書》、《天官書》敘述了當時的曆法和天文學的概況。
就全書的體例而言，世家、本紀和列傳都是人物方麵的傳記，是全書的主體，也是思想性、藝術性最強的部分，因而價值最高。又通過書、表互相配合補充，使全書體係完整，疏而不漏，是一部具有一定規模的百科全書。人們把《史記》的編寫方法叫做“紀傳體”。用此法編寫曆史，是司馬遷的創造。在它之前的史書，有或以年代為順序的“編年體”（如《春秋》），有或以地域為限的“國別史”（如《國語》、《戰國策》），而《史記》是以人物為中心的“紀傳體”，繼《史記》之後的正史（從《漢書》至《清史稿》）都沿襲了《史記》所開創的紀傳體例，在寫作方法上司馬遷把自己是非褒貶的觀點貫穿在敘事當中，即“寓論於史”。在篇末，還往往用“太史公曰”的形式，以簡潔的語言寫成史論。
司馬遷對調查得到的大量文字資料，進行了認真的分析、核實，去偽存真，因而使《史記》記述的真實性較可靠，如《史記·殷本紀》中所記的殷代先公先王，與河南安陽發現的甲骨文對勘，無可辯駁地證明了《殷本紀》差錯甚少。司馬遷這種嚴肅認真、一絲不苟的態度，使《史記》獲得了崇高的聲譽，被稱為“實錄”，成為千古不朽的信史。
就《史記》一書的思想價值而言，它表現了比較進步的曆史觀。首先，《史記）一書，比較重視社會經濟的記載。司馬遷意識到經濟的發展必然要引起政治的變動，他試圖通過經濟現象來考察社會曆史的演變，所以他在《太史公自序》中說：“作《平準書》，以觀事變。”在它的影響下，後世正史都沿襲它的體例。其次，《史記》在評價、論斷史事方麵，並沒有完全為儒家思想所束縛，而是能夠較多地反映曆史的真實麵目，在某些方麵作出較為科學的論斷。如他敢於揭露封建帝王的腐朽與貪婪，真實地反映曆史的某一個側麵。對於漢代開國皇帝劉邦，除讚揚他建立西漢的功績外，對他如地痞流氓、好酒貪色、好吹牛說大話、為人殘酷的性格等也形象地加以刻畫；對漢武帝迷信方術、重用酷吏的過失，也絲毫不加掩飾。同時，司馬遷對當時的社會底層人物充滿同情和歌頌，為他們立了許多類傳，如《遊俠》、《滑稽》、《日者》、《龜策》、《貨殖》等，記錄他們在社會生活中所起的作用。尤其可貴的是，他把陳勝起事與孔子作《春秋》相提並論，說：“桀紂失其道而湯、武作，周失其道而《春秋》作。秦失其政，而陳涉發跡，諸侯作難，風起雲蒸，卒亡秦族，天下之端，自涉發難。”因此，司馬遷把陳涉列為世家，與曆代侯王勳臣同列。同時，把項羽列入本紀，不以成敗論英雄，都反映出司馬遷具有遠見卓識。班固作《漢書》，雖然照抄《史記》，卻把陳涉編入列傳，並刪去“由涉首事”這句頌揚的話。一揚一貶，相比之下，司馬遷的史學思想是比班固進步的。班固批評司馬遷“是非頗謬於聖人”，正是司馬遷史學思想上的貢獻所在，也更可證明班固是站在封建正統、也就是正宗儒學立場上來立論的，是不公允不全麵的，絲毫無損於《史記》的光輝。