Sử ký có trên 526.000 chữ Hán (gồm 130 thiên), làm cho nó dài gấp bốn lần cuốn Lịch sử chiến tranh Peloponnese của Thucydides (mặc dù Lịch sử chiến tranh Peloponnese được viết vào ba thế kỷ trước Sử ký) và thậm chí còn dài hơn Cựu Ước [1][2].

Tư Mã Thiên hình thành và sáng tác tác phẩm của ông trong các đơn vị độc lập. Bản thảo của ông được viết trên phiếu tre mà sau đó được lắp ráp thành bó nên rất tốn nhiều nguyên vật liệu. Ngay cả sau khi bản thảo được phép lưu hành hoặc được sao chép, tác phẩm sẽ được lưu hành theo kiểu bó phiếu tre hoặc các nhóm nhỏ. Endymion Wilkinson tính toán rằng Sử ký có khoảng 30 phiếu mỗi bó, tổng cộng là 466 bó, nên sẽ có tổng trọng lượng sẽ là 88-132 pound (40–60 kg). Cho đến mãi sau này, khi Sử ký được sao chép vào lụa, tác phẩm sẽ do đó đã rất khó để đọc và vận chuyển. Những bản sao sẽ có được bản văn không đáng tin cậy cho tới khi được in trên giấy [3].

Tư Mã Thiên xếp các chương của Sử ký thành 5 phần khác nhau: Bản kỷ, Biểu, Thư, Thế gia và Liệt truyện.

"Bản kỷ" bao gồm 12 quyển đầu tiên của Sử ký, và phần lớn là khá tương tự với các ghi nhận từ các truyền thống biên niên sử của triều đình Trung Hoa cổ đại, chẳng hạn như Xuân Thu (春秋). Năm quyển đầu tiên hoặc là mô tả những giai đoạn như Ngũ Đế hoặc là từng triều đại riêng, chẳng hạn như Hạ, Thương và Chu [4]. Bảy quyển còn lại ghi lại tiểu sử của từng vị vua nổi tiếng, khởi đầu từ hoàng đế đầu tiên của nhà Tần cho đến những hoàng đế đầu tiên của nhà Hán [4]. Trong thiên này, Tư Mã Thiên cũng cho vào tiểu sử những người cai trị thực tế của Trung Quốc, chẳng hạn như Hạng Vũ và Lã hậu, cũng như các nhà cai trị chưa bao giờ nắm quyền lực thực sự, chẳng hạn như Sở Nghĩa Đế và Hán Huệ Đế [5]

Quyển 13-22 là "Biểu", xây dựng bảng thời gian các sự kiện quan trọng [6]. Chúng cho cho thấy các triều đại, sự kiện quan trọng và bản phả hệ của dòng dõi hoàng gia, mà Tư Mã Thiên nói rằng ông đã viết chúng vì "biên niên sử rất khó để theo dõi khi có quá nhiều dòng phả hệ khác nhau tồn tại cùng một lúc [7]. Mỗi bảng trừ cái cuối cùng bắt đầu với một giới thiệu về giai đoạn mà nó mô tả [4].

"Thư" là phần ngắn nhất trong năm thiên của Sử ký, bao gồm tám quyển (23-30) nói về lịch sử phát triển của nghi lễ, âm nhạc, sáo, lịch, thiên văn học, hiến tế, sông ngòi và đường thủy, và quản trị tài chính [4].

"Thế gia" là phần dài lớn thứ hai trong năm thiên của Sử ký và bao gồm các quyển 31 đến 60, chiếm 23% tác phẩm. Trong phần này, các quyển trước là rất khác về nội dung so với các quyển sau [6]. Nhiều quyển đầu tiên là biên niên về những nước chư hầu nổi bật nhất của nhà Chu, chẳng hạn như Tần và Lỗ, và có đến hai quyển còn ghi xa đến tận thời nhà Thương [4]. Quyển cuối cùng, miêu tả thời nhà Hán, có tiểu sử [4].

"Liệt truyện" là phần dài nhất trong năm thiên của Sử ký và bao gồm các quyển 61 đến 130, chiếm đến hơn 54% tác phẩm [4]. 70 thiên "Liệt truyện" chủ yếu chứa hồ sơ tiểu sử của khoảng 130 người Trung Quốc cổ đại nổi bật, từ Bá Di ở cuối cuối thời nhà Thương đến một số nhân vật sống cùng thời với Tư Mã Thiên [4]. Khoảng 40 quyển được dành riêng cho một nhân vật riêng, một số là về hai nhân vật có liên quan đến nhau, còn lại là những nhóm nhỏ các nhân vật chia sẻ những vai trò nhất định, chẳng hạn như sát thủ, quan lại hoặc các học giả Khổng giáo [4]. Không giống như hầu hết các tiểu sử hiện đại, các ghi chép trong "Liệt truyện" dùng giai thoại để miêu tả đạo đức và nhân cách, do đó "mô tả sống động nhiều loại người khác nhau và về thời đại mà họ đang sống [4]. "Liệt truyện" được phổ biến trong suốt lịch sử Trung Quốc, và đã cung cấp một số lượng lớn các khái niệm vẫn được sử dụng bởi người Trung Quốc hiện đại [4].