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。

司马迁的著作，除《史记》外，《汉书·艺文志》还著录赋八篇，均已散失，唯《艺文类聚》卷30引征《悲士不遇赋》的片段和有名的《报任安书》(即《报任少卿书》)。《报任安书》表白了他为了完成自己的著述而决心忍辱含垢的痛苦心情，是研究司马迁生平思想的重要资料，也是一篇饱含感情的杰出散文。《悲士不遇赋》也是晚年的作品，抒发了作者受腐刑后和不甘于“没世无闻”的愤激情绪。