本書前已說過，司馬遷在奉使巴蜀以南安撫百姓後，又千裏迢迢兼程趕回來扈從武帝封禪，途經洛陽時，與臨死前的父親訣別。因皇命在身，來不及料理父親的後事，就趕到泰山向武帝彙報出使西南的情況。
司馬遷上泰山後，得以參加封禪典禮，看到種種祭祀活動，對其中的尋仙的迷信活動很反感。後來他將自己的感想寫在《封禪書》中。
此後司馬遷多次扈從武帝在全國各地巡遊，參與祭祀山川百神的活動，這對於撰寫《史記》，甚有好處。
有作為的人總在不停息地運作，漢武帝一生都在巡遊。七十一歲那年，就累死在盩厔行宮（在長安西）中。他在位五十四年，巡遊至少三十四次。以元鼎三年（公元前114年）為分界線，前二十七年，武帝集中全部精力打擊匈奴，即使有三四次巡遊，也是近距離的走動。元鼎四年（公元前113年）以後二十七年中，可能巡遊了二十八次，平均每年一次。
武帝後期的出巡，規模浩大，曆時長久。半年以上的巡幸就有六次之多。第一次，元封元年（公元前110年），為了封禪泰山，迂回曆經北部邊境，向匈奴示威，從正月走到六月，曆時半年。第二次，元封二年（公元前109年）向東巡幸，封禪泰山，親臨黃河決口處，指揮瓠子口塞河工程，從冬十月走到夏六月，曆時九個月。第三次，元封四年（公元前107年），祭祀後土，巡視北方邊境，從冬十月走到春二月，曆時五個月。第四次，元封五年（公元前106年），向南巡視大江，向北瞻仰泰山，從冬十月走到夏四月，曆時七個月。第五次，太初三年（公元前102年），向東封禪泰山。第六次，征和四年（公元前89年），向東封禪泰山，這兩次都曆時半年。
粗略算一下，漢武帝上泰山封禪至少有八次，親臨東海尋仙至少有九次，巡幸黃河以東祭祀後土大約有七次，巡幸雍地（今陝西鳳翔縣南），祭祀五畤（也就是青、黃、赤、白、黑五帝）大約有六次。漢武帝所有這些巡幸，司馬遷大都參與，隻有兩次除外。
他沒有參與的兩次是：元封元年（公元前110年）十月，漢武帝率十八騎北出長城威震匈奴，此時司馬遷奉使撫慰西南夷地區，未能從巡；天漢三年（公元前98年），漢武帝巡幸東海，此時司馬遷下獄受腐刑，也未能從巡。
如果從元狩五年司馬遷出仕為郎中算起，到征和四年漢武帝最後一次封禪泰山為止，那麼，他前後扈從武帝三十六年，時當公元前118年至公元前89年，至少從巡二十六次。
他在武帝身邊三十六年，這占了他一生大半時間，他和武帝之間雖然隻是嚴肅的君臣關係，但作為武帝的心腹，可以參與機密，司馬遷因此了解漢武帝的隱私和心理活動。這些寶貴的生活經曆，是司馬遷寫作《今上本紀》（這一篇文獻被武帝刪去，未流傳後世）和《封禪書》的基礎。
司馬遷在扈從巡視中，留心察看曆史遺跡，用以印證曆史記載。各次巡視經過的關中、關東、齊魯、河南、河北等地區，正是中華民族傳統文化的中心，這對於司馬遷搜集漢武帝以前的三千年曆史的遺跡和軼聞，無疑有重大的作用。
天漢三年，司馬遷不幸遭李陵禍而受腐刑。他與漢武帝之間的親密關係從此破裂了。漢武帝惜其才，赦司馬遷出獄為中書令，但司馬遷認為這是痛不欲生的奇恥大辱。司馬遷與漢武帝從君臣相知而走向君臣相怨。此後司馬遷將他的歌頌帝王的筆觸轉向譏刺帝王。