《史记》原作共有120篇，涵盖十二本纪、十表、八书、三十世家及七十列传，总计一百三十篇。然而，由于汉武帝及其后人对《史记》的删改以及后代史学家的续补，使得原作的完整性受到影响。《史记志疑》指出，《史记》中曾有十篇遗失或被删改，这些篇章包括《景帝本纪》、《武帝本纪》、《礼书》、《乐书》、《律书》、《汉兴以来将相年表》、《日者列传》、《三王世家》、《龟策列传》及《傅靳蒯传》。
今本《史记》依旧保持一百三十篇的规模，但其中确有少数篇章并非司马迁所著。汉元帝、汉成帝时期的博士褚少孙对《史记》进行了补写，今本中“褚先生曰”的部分即是他的作品。《武帝纪》、《三王世家》、《龟策列传》及《日者列传》四篇即是由褚少孙补缺的。
《汉书·艺文志》记载，冯商也曾续补《太史公书》七篇，而韦昭指出冯商受诏续补十余篇。刘知几认为续补《史记》的不仅限于褚、冯两家，多达十五家之多。后人多认为《史记》确实存在残缺，但其整体框架和内容仍然是司马迁的原作。
《史记》之后的历代正史，多为朝廷主持、按君主意志编撰，成为名副其实的官史。尽管司马迁身为朝廷史官，《史记》并未体现最高统治者汉武帝的意志。汉朝朝廷曾下诏删节和续补《史记》，《后汉书·杨终传》记载，杨终受诏删节《太史公书》至十余万言。删节后的《史记》仅存十余万言，汉以后的流传版本则为经过续补的《史记》。
