元光元年以后，汉家紧锣密鼓地实施受命改制。正是在改制过程中，司马谈逐渐加深了对儒学价值的认识，完成了由道而儒的转变。转变的标志是：
    第一，司马谈投身于汉家受命改制事业。受命改制是一种上应天命的宗教活动，而司马谈所典的天官是一个宗教色彩非常浓厚的职务。汉代太史令职掌祭祀、天文星历、祥端灾异和论载等事务。在受命改制的一系列环节中，改正朔、封禅、定度制、议宗庙郊祀之礼以及观察星象祥瑞等，都是太史令必须履行的职责。司马谈参与改制，最初可能是出于职业上的关系，历时既久，则渐渐化为内心的自觉。现在可以考定的司马谈为改制作出的业绩有两项：《史记·封禅书》载：“其明年冬（元鼎四年，公元前113年），天子郊雍，议曰：‘今上帝朕亲郊，而后土无祀，则礼不答也。’有司与太史公、祠官宽舒议：‘天地牲角茧栗。今陛下亲祠后土，后土宜于泽中圆丘为五坛，坛一黄犊太牢具，已祠尽瘗，而从祠衣上黄。’”同篇载次年天子郊拜太一，公卿言“是夜有美光，及昼，黄气上属天”。“太史公、宽舒等曰：‘神灵之休，佑富兆祥，宜因此地光域立太畤坛以明应’。令太祝领，秋及腊间祠。三岁天子一郊见。”此两处“太史公”当为司马谈无疑。汉武帝一生尤好鬼神之祀，从建元至元封元年，汉武帝巡祭天地诸神名山大川，身为天官的司马谈都应参与其事，而凡属对祥瑞灾异的解释，都应与司马谈有关。《史记·历书》载：“至今上即位，招致方士唐都，分其天部。”唐都为司马谈老师，而太史又司天文星历，按理司马谈也参与了分其天部的工作。元封元年，汉武帝经过几十年的筹备，准备正式登上泰山举行封禅大典，司马谈却因为生病而不能从行，他又急又恨，由此而使病情加重。在弥留之际，他对出使归来的儿子司马迁说：“今天子接千岁之统，封泰山，而余不得从行，是命也夫，命也夫！”可见司马谈把汉武帝封禅看成是天大的事件，他痛恨自己的命运在作祟，他是带着最大的人生遗憾而离开人间的。投身改制，表明司马谈已经改变了他在建元期间所持的黄、老立场，而接受了儒生方士的改制学说。
    谈遗嘱是他临终前夕的肺腑之言，是研究司马谈晚年思想的重要材料。这个遗嘱包括了极其丰富的思想内容：其一是尊祖意识。《自序》载其遗嘱云：“余先周室之太史也。自上世尝显功名于虞夏，典天官事。后世中衰，绝于予乎？汝复为太史，则续吾祖矣。”从这些话来看，司马谈是一个具有强烈尊祖意识的人，他之典天官之职正是要恢复自己的天官家世，他对儿子的最大期望也是要发扬光大祖宗的天官事业。尊祖意识起源于早期社会建立在宗法血缘关系基础上的祭祖活动，后来由礼家加以刻意发挥，《仪礼》中的丧礼、祭礼多与尊祖思想有关，大、小戴《礼记》亦有许多篇章讨论尊祖问题。司马谈多参与宗庙祭礼活动，他的尊祖意识，当与长期受礼的熏陶有密切的关系。其二是孝道观念。《自序》载其遗嘱云：“且夫孝始于事亲，中于事君，终于立身。扬名于后世，以显父母，此孝之大者。夫天下称诵周公，言其能论歌文武之德，宣周邵之风，达太王、王季之思虑，爰及公刘，以尊后稷也。”司马谈这些话并非信口说出，而是祖述儒家《孝经》之义。《孝经》开宗明义第一章云：“立身行道，扬名于后世，以显父母，孝之终也。夫孝，始于事亲，中于事君，终于立身。”司马谈关于以周公为大孝楷模的观点，则是以《孝经》圣治第九章作为依据：“天地之性，人为贵。人之行，莫大于孝。孝莫大于严父，严父莫大于配天，则周公其人也。昔者周公郊祀后稷以配天，宗祀文王于明堂，以配上帝。是以四海之内，各以其职来祭。夫圣人之德又何以加于孝乎？”从司马谈祖述《孝经》之旨可以看出，他对儒家所宣传的孝义有非常准确、深入的领会，他完全是以孝义叮嘱其子，希望司马迁像周公一样取其孝之大者，立功名以显父母。其三是嘱其子作《史记》上继孔子《春秋》。《自序》载：“余死，汝必为太史；为太史，无忘吾所欲论著矣。……幽厉之后，王道缺，礼乐衰，孔子修旧起废，论《诗》、《书》，作《春秋》，则学者至今则之。自获麟以来四百有余岁，而诸侯相兼，史记放绝。今汉兴，海内一统，明主贤君忠臣死义之士，余为太史而弗论载，废天下之史文，余甚惧焉，汝其念哉！”司马谈希望儿子能够继承自己的著述遗志，将《史记》定位于孔子《春秋》所弘扬的王道文化传统。在此之前史书远不止孔子《春秋》一种，为什么司马谈单单挑出《春秋》作为著述所取效的范本呢？这是有特定学术背景的。早在战国中期，儒家大师孟子就提出了孔子在王道衰微的历史条件下作《春秋》明王道的观点。《孟子·滕文公下》云：“世衰道微，邪说暴行有作，臣弑其君者有之，子弑其父者有之。孔子惧，作《春秋》。《春秋》，天子之事也。是故孔子曰：‘知我者其惟《春秋》乎！罪我者其惟《春秋》乎！’”孟子认为，孔子出于对世衰道微、王纲紊乱的现实的深沉忧患，以沧海横流的巨人气魄作《春秋》，《春秋》所讲的是天子之事。《孟子·离娄下》又说：“王者之迹熄而《诗》亡，《诗》亡然后《春秋》作。”这是说《诗三百》是王道教化的产物，因为王道政治的崩坏而导致采《诗》制度的中止，而孔子的《春秋》则使中断了几百年的王道文化传统又接续上来。孟子关于孔子作《春秋》明王道的说法在战国秦汉之际影响极大，儒家后学在此基础上又说孔子删述六经，完成了对孔子神圣化的过程。至汉武帝尊儒，孔子《春秋》已经取得了类似于西方基督教文化中《圣经》那样崇高的地位。司马谈所接受并传给其子的正是这种儒家学说。司马谈以“获麟”作为孔子作《春秋》的契机，并以此来划分时代，这一观点则来源于春秋公羊学派。《春秋公羊传》强调了哀公十四年西狩获麟与孔子作《春秋》的联系：“十有四年，春，西狩获麟。何以书？记异也。何异尔？非中国之兽也。然则孰狩之？薪采者也。薪采者，则微者也，曷为以狩言之？大之也。曷为大之？为获麟大之也。曷为为获麟大之？麟者，仁兽也。有王者则至，无王者则不至。”这是说麟是仁兽，是王者出现的祥瑞。那么这个王者是谁呢？《公羊注疏》卷二十八校勘记引孔舒元《公羊传》本：“然则孰为而至？为孔子之作《春秋》。”这个王者不是别人，正是孔子这个素王。后来董仲舒在《春秋繁露·符瑞》中说得更清楚：“有非力之所以能致而自至者，西狩获麟，受命之符是也。然后托乎《春秋》正不正之间，而明改制之义。”获麟是孔子受命之符，孔子心知其意而作《春秋》。而在战国秦汉之际儒生看来，孔子作《春秋》是一个划时代的伟大历史事件。司马谈嘱其子作《史记》上继孔子《春秋》，是对这部酝酿中的巨著抱有极高的期望值，这在当时可以说是一种极为崇高而又辉煌的事业理想。司马谈所说“今汉兴，海内一统”之语，也有他特定的涵义。《春秋公羊传》说“制《春秋》之义，以俟后圣”，这是说孔子作为素王有德无位，只好在《春秋》中制定王法等待后世圣王将它变为现实。在司马谈看来，汉武帝就是孔子当年热烈期待的那位圣王。所以司马谈决心要写一部《史记》论载明主贤君忠臣死义之士的事迹，再现王道大业由衰而盛的历程，前有孔子《春秋》，后有司马氏《史记》，两者互为辉映相得益彰。从以上所剖析的司马谈遗嘱来看，他所传授其子的完全是儒家学说，可见在他的晚年，他已经完全转移到儒家的立场之上。