Gia đình của Tư Mã Thiên không được ghi chép cụ thể. Ông có một con gái, gả cho An Bình Kính hầu Dương Sưởng (楊敞), sinh ra Dương Trung (杨忠) và Dương Uẩn (杨恽).

Thời Hán Tuyên Đế, Dương Uẩn được phong làm "Bình Thông hầu" (平通侯). Chính vào lúc này, Dương Uẩn thấy nền chính trị của triều Hán đã khác, bèn dâng biểu lên xin Hán Tuyên Đế phát hành Sử ký do ông ngoại để lại. Từ đó, hậu thế mới biết đến một bộ Sử ký trứ danh.