幼年公元前145年（汉景帝中元五年） 司马迁出生于龙门。公元前140年（汉武帝建元元年） 6岁，在故乡读书。 父亲司马谈任太史令。《太史公自序》：“谈为太史公，仕于建元、元封之间。太史公既掌天官，不治民。”公元前136年（建元五年） 10岁，在故乡。 《太史公自序》：“耕牧河山之阳，年十岁，则诵古文。”按：司马迁10岁左右，即在故乡过着半耕半读的生活。公元前135年（建元六年） 11岁。窦太后死，汉地区冲突罢绌老刑名百家之言，重新发动尊儒。一说司马迁出生于这一年。公元前134年（汉武帝元光元年） 12岁。是年董仲舒上“天人三策”。汉武帝罢黜百家，独尊儒术。司马迁时在夏阳耕读，时在长安求学。

青年公元前127年（汉武帝元年朔二年） 19岁，从夏阳迁居长安。汉武帝从主父偃建议迁民于茂陵。司马迁随家迁于京城。从孔安国学《尚书》，从董仲舒学《春秋》。孔安国为侍中。公元前126年（元朔三年） 20岁，游历各地。司马迁漫游江淮，到会稽，渡沅江、湘江，向北过汶水、泗水，于鲁地观礼，向南过薛（今山东滕县东南）、彭城，寻访楚汉相争遗迹传闻，经过大梁，而归长安，历时数年，为协助父亲著作史记做准备。公元前124年（元朔五年） 22岁。公孙弘为丞相，请为博士置弟子员五十人。司马迁得补博士弟子员。公元前123年（元朔六年） 23岁，为郎中。以考试成绩优异为郎中，即皇帝的侍卫官。公元前122年（汉武帝元狩元年） 24岁，为郎中。司马迁侍从武帝巡视至雍，祭祀五帝。获白麟。司马谈始修《太史公书》。《史记》原计划记事止于此年。《太史公自序》：“述陶唐以来，至于麟止。”扣来司马迁修改下限述于太初末年。公元前119年（元狩五年） 28岁，为郎中。汉武帝游鼎湖，至甘泉（今陕西淳化县境内），司马迁以郎中身分侍从。

中年公元前113年（汉武帝元鼎四年） 33岁，为郎中。随汉武帝祭祀五帝到雍（今陕西凤翔县），到河东（今山西夏县东北）。有司与太史公司马谈、祠官宽舒议祭祀后祠。始立后土祠于汾阴（今山西万荣县）。冬十月，“武帝自夏阳东幸汾阴”，司马适随武帝回夏阳故乡。公元前112年（元鼎五年） 34岁，为郎中。冬十月，司马迁以侍中身分侍从汉武帝巡行至西北的扶风、平凉、崆峒。太史公谈、词官宽舒等向武帝建议立泰坛。太史公谈议泰 典礼。公元前111年（元鼎六年） 35岁，为郎中将。汉武帝与公卿、诸生议泰山禅。司马迁受命为郎中将以皇帝特使身份奉使西征巴蜀以南，到达邛（今四川西昌一带）、笮（今四川汉源一带）、昆明（今云南曲靖一带），安抚西南少数民族，设置五郡。公元前110年（汉武帝元封元年） 36岁，为郎中。汉武帝前入泰山封禅，太史公司马谈随行，至周南（今河南洛阳）而病危。司马迁自西南归，见父于周南。谈临终嘱司马迁继孔子而续《春秋》。司马迁以郎中身分侍从汉武帝至泰山，又至海边，自碣石至辽西。又经北边、九原（今包头市西），五月回到甘泉。公元前109年（元封二年） 37岁，为郎中。春，司马迁随汉武帝到缑氏（今河南偃师），又到东莱。四月，黄河决口，司马迁从武帝至濮阳瓠子决口处，与群臣从官负薪塞黄河决口。公元前108年（元封三年） 38岁，为太史令。继父职为太史令。《太史公自序》：“太史公卒三岁，而迁为太史令，绅石室金匮之书。”与朋友挚峻书信往还，勉励其抛弃隐居生活，立志于事业，从而立德、立言、立功。公元前107年（元封四年） 39岁，为太史令。冬十月，司马迁随汉武帝至雍，祭祀五帝。经回中道，批出萧关（今宁夏固原县东南），经涿鹿，从代地（今河北蔚县）而还，经河东回长安。公元前106年（元封五年） 40岁，为太史令。冬，司马迁随武帝至南郡盛唐（庐江），望祭虞舜于九嶷山，自寻阳（今湖北黄梅县西南）过长江，登庐山，北至琅琊（今山东诸城），增封泰山，沿海而行。公元前105年（元封六年） 41岁，为太史令。冬，司马迁随汉武帝行至回中（今陕西陇县西北）。三月，经夏阳至河东，祭于后土祠。公元前104年（汉武帝太初元年） 42岁，为太史令。司马迁与上大夫壶遂等制定《太初历》，汉武帝宣布废《颛顼历》，改用此历法。太初历对后代有极大影响。冬十月司马迁随武帝祭泰山。司马迁开始著述《史记》。公元前103年（太初二年） 43岁，为太史令。司马迁专心著述。公元前100年（汉武帝开汉元年） 46岁，为太史令。苏武出使匈奴被扣，武帝发兵讨伐匈奴。李陵为将，请“自当一队”。公元前99年（天汉二年） 47岁，为太史令。三月，司马迁随汉武帝至河东，祭祀后土。十一月，李陵战败被匈奴俘虏，司马迁因替李陵讲公道话，而被捕入狱，后被释放。公元前98年（天汉三年） 48岁。李陵被灭族。司马迁为著作史记而忍辱苟活，自请宫刑。《悲士不遇赋》约作于是年。公元前97年（汉武帝天汉四年） 49岁，为中书令。被赦出狱，任中书令。《汉书·司马迁传》：“迁既刑之后，为中书令，尊宠任职。”发愤著史记。公元前93年（太始四年） 53岁，为中书令。任安（少卿）此年四、五月间有信给司马迁。公元前91年（汉武帝征和二年） 55岁，为中书令。完成《史记》。《报任少卿书》说：“仆近自托于无能之辞，网罗天下放失旧闻，考之行事，稽其成改败兴坏之理，凡百三十篇。”“仆诚已著此书，藏之名山，传之其人。”公元前90年（征和三年） 56岁。司马迁约于公元前90年前后去世。死因不明。一说司马迁死于公元前87年（汉武帝后元二年）， 又一说死于公元前86年（汉昭帝始元元年）。《汉书·旧仪注》：“司马迁作《景帝本纪》极言其短，及武帝过，武帝怒而削去之，后坐举李陵，陵降匈奴，故下迁蚕室，有怨言，下狱死。”郭沫若《关于司马迁的死》：“下狱死事，必世有流传，故卫宏、葛洪均笔之于书，谅不能无中生有，以歪曲史实”。