在史学方面，汉朝的文学成就主要体现在司马迁的《史记》，它是中国第一部纪传体通史，也是二十四史中的第一部，为以后两千年正史的编纂提供规范。全书分为十二本纪、十表、八书、三十世家、七十列传，共一百三十篇，五十二万六千五百字。

班固所编写的《汉书》也是汉朝著名的文学成就，其分为十二纪、八表、十志、七十列传。全书体例仿效《史记》，惟改书为纪，废世家入列传，还开创了刑法、五行、地理、天文、艺文四志和《百官公卿表》。《汉书》是中国历史上第一部内容完整的断代史。更是成为了以后历代王朝撰写本朝历史的范本。而两汉时期其他的史书还有《东观汉书》、《汉纪》和《吴越春秋》等。很多西方学者认为，汉代的作家所开创的史学标准，直到18世纪都一直领先于世界。