司马迁运用的皇家图书主要有：其一，六经（即《诗》《书》《礼》《易》《乐》《春秋》）。其二，上古典籍，如《国语》《司马兵法》《孙子》等。其三，秦汉图书律令。秦朝焚毁了官藏图书，而民间藏书却不能尽毁。司马迁整理了这些材料，譬如在《世家》中时常出现的第一人称“我”的情况，就是司马迁运用诸侯史记的明证。

《史记》中共收录乐府诗赋15条，儿童歌谣8条，俚语俗谚38条，共计61条。乐府诗赋如《高祖本纪》中的《大风歌》；儿童歌谣如《淮南民歌》；俚语俗谚如《孙子吴起列传》中：“能行之者，未必能言，能言之者，未必能行。”

司马迁20岁南游江淮，后又奉命出使巴蜀等地，足迹遍布大江南北，对许多地方风土人情的描写都来源于自己的感受。他的调查，包括战国故事、汉初故事、古战场形势、人物遗事等。

司马迁与许多重要的历史人物或其后代有直接接触，并从与他们的交往中获得了很多信息。如《项羽本纪赞》：“吾闻之周生曰：“舜目盖重瞳子＇（即一个眼睛里有两个瞳孔），又闻项羽亦重瞳子。”

——吕昕娱《试析司马迁<史记>与希罗多德<历史＞的史料来源》