对于以阴阳五行学说为核心的天人感应理论,他经常进行理论上的批驳。他评论阴阳学说的创始者邹衍,本来就“其语闳大不经”[25],其说被方士利用后,更是“怪迂阿谀苟合之徒自此兴,不可胜数也”[26],把五行灾异学说的虚妄性质揭露得很透彻。当时许多学者将社会变故与书传所载灾异相比附,他却明白指出:“其占验凌杂米盐。”[27]对于以占星望气预卜吉凶的学说,他直接予以否定:“星气之书,多杂禨祥,不经”[28],不可相信。
在《封禅书》中,他对方士们神仙方术的荒诞无稽和秦始皇、汉武帝执迷于其中的愚蠢,作了辛辣的讽刺与嘲笑。他用很大篇幅写汉武帝网罗了许多神仙方术之士,指望他们使自己成仙得道,虽然不断发现方士们的骗局,一次一次地失望,却执迷不悟,“冀遇其真”,因而访仙求道、修建神祠的事越来越多。司马迁用一句话,“然其效可睹矣”,点破了武帝的这种痴心妄想是多么荒诞可笑。在篇末他点明著此篇的旨趣在于:“于是退而论次自古以来用事于鬼神者,具见其表里。后有君子,得以览焉。”说明他洞悉这些活动的真相,而有意给后人提供一份活生生的教材。