他就把司马迁下了监狱，交给廷尉审问。司马迁被关进监狱以后，案子落到了当时名声很臭的酷吏杜周手中，杜周严刑审讯司马迁，司马迁忍受了各种肉体和精神上的残酷折磨。面对酷吏，他始终不屈服，也不认罪。司马迁在狱中反复不停地问自己“这是我的罪吗?这是我的罪吗?我一个做臣子的，就不能发表点意见?”不久，有传闻说李陵曾带匈奴兵攻打汉朝。汉武帝信以为真，便草率地处死了李陵的母亲、妻子和儿子。

司马迁也因此事被判了死刑。第二年汉武帝杀了李陵全家，处司马迁以宫刑。腐刑是个大辱，污及先人，见笑亲友。司马迁在狱中，又备受凌辱，“交手足，受木索，暴肌肤，受榜棰，幽于圜墙之中，当此之时，见狱吏则头抢地，视徒隶则心惕息。”(司马迁《报任安书》)几乎断送了性命。他本想一死，但想到自己多年搜集资料，说：“人固有一死，或重于泰山，或轻于鸿毛。”

要写部有关历史书的夙愿，因此为了完成《史记》的写作，忍辱负重，希望出现一线转机。 太始元年(公元前96年)汉武帝改元大赦天下。这时司马迁五十岁，出狱后当了中书令，在别人看来，也许是“尊宠任职”，但是，他还是专心致志写他的书。直到征和二年(公元前91年)全书完成，共得130篇，52万余言。 司马迁因“李陵事件”惨受宫刑，悲痛欲绝。

为了完成先父的遗愿，为后人留下一部信 史，他忍辱负重，在困厄潦倒之中发愤著书，终于完成了不朽的史学巨著《史记》。因《史 记》对史实据实实录，在称赞汉武帝功德的同时，也斥责了汉武帝“内多欲而外施仁义”， 汉武帝对此勃然大怒，将《史记》手稿付之一炬。

 司马迁有一位叫任安的好友，因“戾太子事件”被斩。狱吏在搜查其遗物时发现了一封 司马迁写给任安的书信，《报任安书》。信中告诉任安，他之所以在蒙受奇耻大辱之后还顽强地活下来，就是为了完成《史记》的著述。汉武帝见信后大怒，加上一伙对司马迁极为不满的宠臣的谗言 ，司马迁遭受迫害，不久死去。