此詩作於元至元十八年（1281）夏天，其時文天祥身陷囹圄已近兩年。其間，元朝統治者，包括元世祖忽必烈本人，一再威逼利誘，要他投降，他始終不屈服。最終，在曆經種種磨難後，於元至元十九年（1282）十二月，壯烈殉國。詩中熱情地歌頌了古代那些為正義而鬥爭的人們，張揚了祖國傳統的民族氣節，表現了自己在任何環境下都能經得住考驗的頑強意誌。
予囚北庭，坐一土室，室廣八尺，深可四尋，單扉低小，白間短窄，汙下而幽暗。當此夏日，諸氣萃然：雨潦四集，浮動床幾，時則為水氣；塗泥半朝，蒸漚曆瀾，時則為土氣；乍晴暴熱，風道四塞，時則為日氣；簷陰薪爨，助長炎虐，時則為火氣；倉腐寄頓，陳陳逼人，時則為米氣；駢肩雜，腥臊汙垢，時則為人氣；或圊溷，或毀屍，或腐鼠，惡氣雜出，時則為穢氣。疊是數氣，當侵，鮮不為厲。而予以孱弱，俯仰其間，於茲二年矣，無恙，是殆有養致然。然爾亦安知所養何哉？孟子曰：“我善養吾浩然之氣。”彼氣有七，吾氣有一，以一敵七，吾何患焉。況浩然者，乃天地之正氣也。作《正氣歌》一首。
天地有正氣，雜然賦流形：下則為河嶽，上則為日星；
於人曰“浩然”，沛乎塞蒼冥。皇路當清夷，含和吐明庭。
時窮節乃見，一一垂丹青：在齊太史簡，在晉董狐筆，
在秦張良椎，在漢蘇武節；為嚴將軍頭，為嵇侍中血，
為張睢陽齒，為顏常山舌；或為遼東帽，清操厲冰雪；
或為《出師表》，鬼神泣壯烈；或為渡江楫，慷慨吞胡羯；
或為擊賊笏，逆豎頭破裂。是氣所磅礴，凜烈萬古存。
當其貫日月，生死安足論！地維賴以立，天柱賴以尊。
三綱實係命，道義為之根。嗟予遘陽九，隸也實不力。
楚囚纓其冠，傳車送窮北。鼎鑊甘如飴，求之不可得。
陰房闃鬼火，春院天黑。牛驥同一，雞棲鳳凰食。
一朝蒙霧露，分作溝中瘠。如此再寒暑，百自辟易。
哀哉沮洳場，為我安樂國。豈有他謬巧，陰陽不能賊？
顧此耿耿在，仰視浮雲白。悠悠我心悲，蒼天曷有極！
哲人日以遠，典型在夙昔。風簷展書讀，古道照顏色。
序言的意思是：我被元人囚禁在一間土牢裏。牢房寬八尺，進深有三丈二尺，坐落低下。單扇門，又低又小，窗子又短又窄，汙濁黑暗。在這炎炎夏日裏，各種氣味混雜在一起：下雨天雨水從四方彙集而來，連牢床和小桌子都浮在了水中，這時是水氣；陰雨天牢房的土牆半截是潮濕的，時間一長，熱氣蒸騰，散發著土氣；雨後乍晴，天氣暴熱，牢房四麵絲風不透，這時熱氣熏人；屋簷下有人燒柴做飯，使本來就炎熱的天氣更加炎熱，這時火氣灼人；附近糧倉裏，陳米腐穀，層層積壓，散發出黴腐氣味；囚徒眾多，汗垢腥臊，彌漫著難聞的人氣味；由廁所或死屍或腐爛的死老鼠散發出的惡臭氣味，這是汙穢之氣。這幾種氣味混在一起，人受其浸染毒害，不生病是很少見的。我身體虛弱，整天生活在這些惡氣之中，已經有兩年了，可是我無病無災，這大概是我有所修養的緣故。但你知道我所修養的是什麼嗎？孟子說：“我善養吾浩然之氣。”那些有害之氣共有七種，但我有一種浩然之氣，以我的浩然之氣去抵擋那些惡毒之氣，我還怕它們什麼呢？況且我這種浩然之氣乃是天地之間的剛正之氣。為此，我作《正氣歌》一首。尋：長度單位。古人以八尺為一尋。扉（fēi）：門扇，單扉即單扇門。白間：窗戶。萃（cuì）：聚集。潦（lǎo）：積水。塗泥：濕潤的泥土。《史記·夏本紀》：“其草惟夭，其木惟喬，其土塗泥。”這裏指牆土。朝：疑為“潮”。漚（òu）：浸泡。曆瀾：浸泡的時間長。爨（cuàn）：燒火煮飯。寄頓：存放而變壞。駢（pián）肩：肩並肩。形容人多擁擠。雜：眾多紛亂的樣子。腥臊（xīnɡsāo）：臭惡的氣味。圊溷（qīnɡhùn）：廁所。當侵沴（lì）：麵對這些襲人而來的惡氣。沴：陰陽之氣不協調。這裏指種種汙穢之氣。厲：災疫。孱弱（chánruò）：衰弱。於茲：到現在為止。殆（dài）：大概。致然：致使這樣。“我善養吾浩然之氣”語出《孟子·公孫醜上》：“我善養吾浩然之氣……其為氣也，至大至剛，以直養而無害，則塞於天地之間。”在我國古代儒家和道家思想中，常認為這種浩然正氣於人身體、心理都有巨大的力量。文天祥正是承襲了這種傳統認識，所以說：“況浩然者，乃天地之正氣也。”
天地有正氣，雜然賦流形——雜然：多種多樣。賦：表現為。流形：不同的形式。這兩句是說：天地之間有正義之氣，它表現為各種各樣不同的形式。
下則為河嶽，上則為日星——這兩句是說：正氣在下表現為江河山嶽，在上表現為日月星辰。
於人曰“浩然”，沛乎塞蒼冥——沛乎：充盈的樣子。蒼冥：天上和地下。這兩句是說：這種正義之氣，對於人來說就是剛正之氣，它無處不在，充滿天地之間。