司马迁的先祖是颛顼时期的天官。《史记·太史公自序》记载“昔在颛顼，命南正重司天，火正黎司地。唐、虞之际，绍重、黎之后，使复典之，至于夏、商，故重、黎氏世序天地。”周宣王时期，司马迁的祖上来到秦国。他的直系祖先是战国时期秦国著名的武将司马错。秦惠文王时期，司马迁的八世祖司马错，曾经在朝堂上与张仪辩论，辩论内容被收入《战国策·秦策》，后收入《古文观止》，名为《司马错论伐蜀》。辩论胜利后，秦惠文王派司马错等人出兵巴蜀，得胜而守之。从而为秦国奠定了战国后期一统天下的军事基础。

司马迁的父亲是西汉武帝时期太史令司马谈。司马谈是当时一位非常杰出的学者，著有《论六家要旨》一文，系统总结了春秋战国秦至汉初以来阴阳、儒、墨、法、名、道各家思想的利弊得失，并对道家思想进行了高度肯定。该文是对春秋战国以来的诸子百家思想的高度概括和凝练总结。

司马谈在约汉武帝建元六年至元封元年间任太史令。公元前145年，司马迁出生于家乡龙门（今陕西省韩城市）。司马迁从小受到良好的教育。在《史记·太史公自序》上，司马迁说：“迁生龙门，耕牧河山之阳。年十岁则诵古文。”十九岁时，他从长安出发，足迹遍及江淮流域和中原地区，所到之处考察风俗，采集传说。在《自序》上司马迁说“（他）二十而南游江、淮，上会稽，探禹穴，窥九疑，浮沅、湘。北涉汶、泗，讲业齐鲁之都，观夫子遗风，乡射邹峄；厄困蕃、薛、彭城，过梁、楚以归。于是迁仕为郎中，奉使西征巴、蜀以南，略邛、莋、昆明，还报命。”二十五岁时，他又以使者监军^[1]的身份，出使西南夷，担负起在西南设郡的任务。足迹遍及“邛、莋、昆明”等地。

汉武帝元封元年（前110年）司马谈去世，三年之后，司马迁承袭父职，任太史令，同时也继承父亲遗志（司马谈临终曾对司马迁说：“余死，汝必为太史；为太史，无忘吾所欲论著矣。”)，准备撰写一部通史。汉武帝太初元年（前104年），司马迁与唐都、落下闳等共同定立了“太初历”，该历法改变了秦代使用的颛顼历以十月为岁首的习惯，而改以正月为岁首。从而，为中国的农耕社会奠定了其后两千年来所尊奉的历法基础。之后司马迁便潜心修史，专心写作，开始了《史记》的写作。

汉武帝天汉二年（公元前97年），名将“飞将军”李广的孙子李陵主动请缨出击匈奴，兵败被俘，汉武帝震怒。满朝文武都认为李陵叛降，全家当诛。而在这时，身为太史令的司马迁却挺身而出，为李陵辩护。他认为，李陵兵败投降是因为“矢尽道穷，救兵不至”^[2]，，并且认为李陵是希望“欲得其当而报汉”^[3]。李陵虽然兵败，但是他以少胜多，以弱胜强，“其所摧败，攻亦足以暴于天下”^[4]。司马迁这番发自肺腑的表述却没有得到汉武帝理解。汉武帝认为他是在借李陵之功，诋毁这场战争的主帅李广利（后者是汉武帝宠姬李夫人的哥哥），进而批评自己用人不当，造成军事失利。因而大怒，将司马迁投入牢狱，以“诬罔”（欺骗皇帝）的罪名被判处死刑。当时的死刑有两种方式可以充抵，一种是“令死罪入赎钱五十万减死一等””^[5]。但是，司马迁家贫，没有足够的钱可以赎身。另一种是按照汉景帝时期所颁布的法律，“死罪欲腐者，许之”^[6]，处以腐刑（阉割），由于没有足够的金钱可以赎身，司马迁只得屈辱地接受腐刑。对此他曾表示过“祸莫憯于欲利，悲莫痛于伤心，行莫丑于辱先，而诟莫大于宫刑。刑余之人无所比数非一世也”^[7]，意味深长。

出狱后，司马迁改任中书令，发愤撰写史书，“亦欲究天地之际，通古今之变，成一家之言”，完成了中国第一部纪传体通史——《史记》。《史记》最初没有书名，司马迁将书稿给东方朔看过，东方朔佩服不已，将其命名为《太史公书》，后世称《太史公书》为《史记》。

“史记”原本乃各国史书的通称，司马迁的著述也正是参考战国时期各国史记所作。但后来因为《太史公书》的影响，大约在东汉时期，就已经成为此书专名。司马迁完成《史记》后，知道该书不被当世所容，故预先将副本存之名山，流传后世。

《史记》对后世史学和文学的发展都产生了深远影响。郑樵称：“六经之后，唯有此作”^[8]。鲁迅称誉《史记》为“史家之绝唱，无韵之离骚”。赵翼《廿二史札记》说：“司马迁参酌古今，发凡起例，创为全史，本纪以序帝王，世家以记侯国，十表以系时事，八书以详制度，列传以志人物，然后一代君臣政事贤否得失，总汇于一编之中。自此例一定，历代作史者，遂不能出其范围，信史家之极则也。”

司马迁之死，史无详载，只有记载隐没山林，并无提死亡，对于司马迁的死亡，清朝文人陈聝写说（汉载）时，便定论为隐藏后便即病逝，所以他下定论为西元前86年死，但真正的卒年还有待调查。

有一个不太被学界接受的说法是：司马迁之死是遭到戾太子刘据巫蛊之祸事件的牵连，为任安打抱不平，故被武帝处死。

公元前91年巫蛊之祸，司马迁之友任安（字少卿）接到太子刘据发兵命令，但按兵不动，不帮助太子，亦不帮助武帝。事后，任安以“坐观成败”之罪名处斩。任安曾写信劝司马迁多“推贤进士”（希望司马迁相救），司马迁当时没有回信，后给狱中的任安写了一封回信，就是著名的《报任少卿书》。

此说法相当不可能，因为《报任少卿书》中，司马迁一直称自己为“刑余之人”，表示无力“推贤进士”，应有拒绝相救的含意。一般认为，司马迁拒绝是因为在李陵事件时，任安并未帮助司马迁之缘故。