有必要指出的是，《天问》的内容与《山海经》有许多相近相合的地方。《山海经》是由帝禹时代的《五藏山经》、夏代的《海外四经》、商代的《大荒四经》和周代的《海内五经》合辑而成的，相传《山海经》原本有图，如其不谬，那么《山海经图》也有可能曾经被绘制在上述历史朝代的庙堂墙壁上（常见的说法是，山海经图被铸造在九鼎上）。屈原创作《天问》长诗的时间，没有留下记载。从作品内容和作者流露的情感来看，当在创作《离骚》、《九歌》、《招魂》之后。这是因为，《天问》既没有像《离骚》那样娓娓道来，也没有像《九歌》那样全身心的敬天娱神，而是对天意对人事咄咄发问；显然，当诗人有了《天问》所传达的精神和认识之后，是不可能再写出《离骚》和《九歌》那样的作品的。
《天问》的内容及其结构和层次，可以分为三大部分：
第一部分是对自然结构提出问题，自首句“曰遂古之初”，至“乌焉解羽”，共计112句，69个问题。首先对宇宙起源、天体结构和日月星辰运行发问（44句，27问），接下来对大地结构和鲧禹治水、羿射十日等事件发问（68句，42问）。
第二部分是对社会历史提出问题，自“禹之力献功”，至“卒无禄”，共计244句，96个问题。首先从禹的婚姻问起，对夏代的历史发出一系列问题（64句，22问），接下来对商代历史（涉及女娲、尧、舜和吴国的历史故事）提出一系列的问题（76句，29问），然后对周代历史直至春秋战国若干事件提出一系列问题（104句，45问）。
第三部分是尾声，自“薄暮雷电”，至“忠名弥彰”，共计17句，8个问题，内容主要是联系自己的遭遇，阐述屈原个人的感慨。
有必要说明的是，从目前的《天问》版本来看，同一历史事件或同一人物的故事，往往分散出现在诗篇的不同段落里，这就表明《天问》在长期流传的过程中，可能发生过错简，也可能丢失了一些文字。为了方便有兴趣的读者深入了解这个问题，作者特意将调整后前后次序的《天问（修订本）》附录在后，以供对比查阅。
通过这些问题的提出，我们不仅可以了解到屈原都在思考什么样的问题？而且还能够了解到他思考问题的深度达到了什么样的层次？而提出问题，往往比解决问题更困难，也更伟大，因此也就更需要智慧。
众所周知，中国古代的科学技术非常发达和先进，例如中国人最早开始使用火，最先发明养蚕缫丝技术，最先发现磁性现象，最早进行大规模的地理考察活动，等等。其中，被古代典籍记录下来的周代以前（包括周代早期）的重大科学技术成果，主要有《尚书·尧典》的天文历法物候学，《尚书·禹贡》的经济地理学，《尚书·洪范》的物质结构五行学说，《山海经》的自然地理学、人文地理学、物产地理学，以及《周易》的数理符号学，等等。
进入春秋战国时期，我国学术界的思想异常活跃，诸子百家纷纷提出了各自新的学说。其中有代表性的学说包括，《老子》提出的宇宙物质起源学（有生于无），《墨子》进行的光学（小孔成像原理）、机械学研究，《庄子·天下》记载的各派学说（涉及到物质的微观结构和宏观结构等多方面的数理逻辑思辨课题，诸如原子论、相对论、运动论、多维空间论等等，可惜各学派学者的原著已经失传），《计倪子》记载的气候经济学（根据木星12年绕太阳一周所引起的降雨量周期变化，提前准备开展相应的经济贸易活动），以及《尸子》记述的平面几何、测量学，《列子·汤问》等篇关于天地结构、宇宙万物、远方异国的种种思考和忧虑（杞人忧天），等等。
对比之下，屈原在《天问》中提出的自然科学方面的问题，与春秋战国其它学者相比，有着许多新的内容和特点；其中有些思考，即使在今天仍然有着现实的价值。
1、提出了信息传输问题：“遂古之初，谁传道之”？没有人类的时候，天地形成的信息是如何传输的呢？这个问题今天仍然没有得到很好的解决。
2、提出了认识论的问题：“上下未形，何由考之”？人的思维是一种建立在符号体系上的思维，而符号只能描述具体的有形的事物，难以描述无形的事物，而这正是人类认识宇宙起源的一个重大障碍。
3、关于九天，王逸在《楚辞章句》解释为：“九天，东方昊天，东南方阳天，南方赤天，西南方朱天，西方成天，西北方幽天，北方玄天，东北方变天，中央钧天。”古代传说天有九重，九天是天的最高层。一为中天，二为羡天，三为从天，四为更天，五为睟天，六为廓天，七为咸天，八为沈天，九为成天。“疑似银河落九天”中的“九天”就应取此解。《吕氏春秋》曰：天有九野，何谓九野，中央曰钧天，东方曰苍天，东北曰变天。北方曰玄天，西北曰幽天，西方曰皓天，西南曰朱天，南方曰炎天，东南曰阳天。不过，这种解释并不符合屈原所说的天有九重。
事实上，我国古人很早就产生了天有九层的观念，但是最早见诸于文字的是《天问》的“圆则九重，孰营度之”、“九天之际，安放安属”。这里涉及到宇宙的空间深度和天上物体彼此之间的距离问题，从视觉直观的角度来说，古人所说的九重天 ', ' ')