斗柄和维星是怎样系结的？天极又支撑在哪里？八柱是怎样支撑着天，东南的地势为什么偏低？天体的九野之间，是怎样衔接相连？天域广大，隅隈众多，谁能知道它们的数目呢？天在什么地方与地相合？十二辰又如何划分？日月系在哪里，星星又陈列在何处？
太阳从汤谷升起，晚上住在蒙汜，从天亮到天黑，它到底走了多少路？月亮有什么神术，为什么总是死而复生？顾菟在月亮的肚子里，它对月亮有什么好处？
诗人对春秋战国时期流行的“盖天说”提出了责难。“盖天说”主张天是圆的，像一把张开的伞，地像方形的棋盘，天斜罩在地上，以北极星（北辰）为轴心旋转。四周有八根柱子支撑。屈原怀疑“盖天说”，既有他对现实社会忧愤的情感因素，也表现了他探索真理的精神。1953年世界和平理事会号召全世界人民纪念世界四大文化名人，屈原与波兰创造“天体运行”学说的科学家哥白尼并列。当然屈原在科学上的成就远不如哥白尼，他被推为世界名人也不是因为他天文学的成就。但是“屈原在他所生长的时代里，他的敢于怀疑传统学说而企求真理的精神，在古代可算是首举义旗的。《天问》这篇大诗，早在公元前3世纪末已经打下了哥白尼思想的基石。恩格斯曾经把哥白尼看作是把科学从神权束缚中解放出来的革命战士。而我们伟大诗人屈原，则可以说是“冲破原始误解的黑夜中的举火者”（胡小石《屈原与古神话》）。
在第一部分中，诗人还对昼、夜、晦、明、山、川、州、谷等都发出疑问，对洪水传说，对女神“女岐无合”而“感生”的离奇说法，对共工怒触不周山的神话，对昆仑、悬圃、石林、黑水的传闻等也都怀疑。从屈原的怀疑和否定中，我们可以看出屈原进步的宇宙观。
第二部分所问的是古代史实，从人类始祖到治水的鲧、禹；从后羿的英雄事迹到夏、商、周三代的兴衰成败，几乎都一一做了质问。
禹之力献功，降省下土四方；
焉得彼涂山女，而通之于台桑？
闵妃匹合，厥身是继；
胡维嗜不同味，而快鼌饱？
启代益作后，卒然离蠥。
何启惟忧，而能拘是达？
皆归射鞫，而无害厥躬。
何后益作革，而禹播降？
启棘宾商，九辩九歌。
何勤子屠母，而死分竟地。
帝降夷羿，革孽夏民；
胡射夫河伯，而妻彼洛嫔？
冯珧利决，封豨是射；
何献蒸肉之膏，而后帝不若？
浞娶纯狐，眩妻爰谋；
何羿之射革，而交吞揆之？
禹把全部精力献给了治水的功业，下去视察天下，怎么会与涂山氏之女在台桑通婚？禹怜爱涂山氏女而和她婚配，使自身后继有人；为什么他与别人的兴趣不同，而不贪图一朝的欢乐就离开了她。夏启想取代伯益，终于遭到囚禁的忧患。为什么启当初落难，又能够从监狱中逃离？禹和益都以恭敬、谨慎为依归，他们本身都没有什么恶德？为什么伯益失败，而禹却繁盛昌隆。启屡次送美女给天帝，得到了天乐《九歌》、《九辩》，为什么偏爱儿子却杀害了他母亲，使她身体裂开而委弃于地呢？天帝派夷羿下来，是为了革除夏民的忧患，他为什么射瞎了河伯的眼睛，又娶洛嫔为妻？羿用装饰着贝壳的大弓，射杀了大野猪，为什么他把最肥美的祭肉恭恭敬敬地献上去，天帝还不领情赏光？寒浞娶了纯狐氏女，就与后羿这个迷惑人的老婆一道来谋害羿。羿有射穿七层皮革的力量，寒浞与纯狐女又怎么能够合伙吞并他？
这里涉及的四个主要人物是禹、羿、益、启。在我国古代的传说中，禹与羿是两位伟大的人物。上帝赐给禹息壤，赐给羿彤弓、素矰。禹重建了大地，羿射下九日，他们拯救人类于水火之中，但两个人的遭遇却有天壤之别。虽然他们的个人品德也相似，后羿强娶了河伯之妻洛嫔，禹则与涂山女相通，但两人所得到的结果却不一样：禹的儿孙繁衍昌隆，而羿却被人吞灭。诗人不仅对传说非常怀疑，而且对天帝是否公平，也持怀疑态度。益是受天命到人间辅佐大禹的，可却被人间的启略施小技——送给天帝美女而取代了。
由此也可看出天命很不可靠。
天命反侧，何罚何佑？
齐桓九会，卒然身杀！
彼王纣之躬，孰使乱惑？
何恶辅弼，谗谄是服？
比士何逆，而抑沈之？
雷开阿顺，而赐封之？
何圣人之一德，卒其异方？
梅伯受醢，箕子佯狂？
天命是反复无常的，它到底惩罚什么？保佑什么？
齐桓公曾经九次召集诸侯会盟，可是到头来还是被困身死！殷纣王这个独夫，是谁使他昏乱迷惑的？纣王什么憎恶忠直辅佐之臣，而信用谗谀小人？比士有什不顺从纣王的事情，而遭到压制沉没？雷开如何逢迎拍马，而被殷纣王赐金封爵？为什么圣人的品德相同，而最终他们的表现方式却不一样：梅伯被剁成了肉酱，箕子却装疯卖傻？
这一连串的问题在诗人的心目中早就有明确的答案了：“后辛（指纣王）之菹醢兮，殷宗用而不长。
夫孰非义而可用兮，孰非善而可服！”殷纣王残害忠良、滥杀无辜，使殷朝的天下不能长久。哪一个不正义的人能够任用，哪一件不善的事能够施行于天下呢？
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