《石钟山记》这篇文章通过记叙作者对石钟山得名由来的探究，说明要认识事物的真相必须「目见耳闻」，切忌主观臆断的道理。一共三段。
第一段提出石钟山得名由来的两种说法，以及对这两种说法的怀疑。可以分为三层。第一层，引《水经》上的话，交代石钟山的处所，紧扣题目，点出石钟山，引起下文。第二层，提出郦道元对石钟山得名由来的说法，点明人们对此说法的怀疑态度，用钟磬置水中不能发声的情况对郦说质疑，说明「水石相搏」之说难以取信于人。正因为对郦说「人常疑之」，才引起后人的异议，这就由郦道元的说法导出唐人李渤的说法。第三层，提出李渤的说法并质疑。李渤也在「人常疑之」的「人」之列，于是就有他「访其遗踪」的行动。他亲「访」遗踪，亲「扣」其石，亲「聆」其声，理应无疑。作者表明自己对李渤的怀疑，并以处处有石，石石能扣而发声，反驳李说，说明扣石发声之说难以置信。对这两种说法，看起来是相提并论的，但实际上是有先有后，有主有次的。对两说的分别怀疑，提法上也有所不同：用「人常疑之」，说明人们对郦说的疑惑，这里的「人」是否包括作者，没有明说，这是一种客观记叙，作者没有轻率地判断郦说的是非；用「余尤疑之」，强调自己对李说的否定，这里的「余」字，就明确地表示了作者对李说的态度。对郦说「人常疑之」和对李说「余尤疑之」，这两疑引出作者探访石钟山的行动，为第二段的「固笑而不信」和夜游石钟山，以及结尾的一「叹」一「笑」，一「简」一「陋」作铺垫。
第二段记叙实地考察石钟山，得以探明其名由来的经过。可以分为三层。第一层（「元丰七年……得观所谓石钟者」），点明探访石钟山的时间、同行者和缘由。因为对石钟山得名由来已存「疑」念，所以作者乘自己赴任临汝并送长子苏迈赴任饶州德兴之便，顺道考察石钟山，正好借此释疑。这一层紧承上文。第二层（「寺僧使小童持斧……余固笑而不信也」），写访问寺僧。寺僧「使小童持斧」扣石发声，表明他们相信李渤的说法，也说明李渤的说法影响很大。这一段回应李说，「择其一二而扣之」，「因笑而不信」，分别照应第一段的「扣而聆之」，「余尤疑之」。寺僧的做法既然不能使人满意，就有了作者下面月夜考察的行动。第三层（「至莫夜月明……古之人不余欺也」），写月夜考察游石钟山的经过。先交代探访石钟山的时间是「莫夜月明」时分，同游者是长子苏迈，方式是「乘小舟」，地点是「绝壁下」。然后写绝壁下的情景：看见的是「侧立千尺，如猛兽奇鬼，森然欲搏人」的大石；听到的是「云霄间」鹘鸟的「磔磔」的惊叫声，以及「山谷中」鹳鹤像老人边咳边笑的怪叫声。描绘出一幅阴森可怖冷清凄厉的石钟山夜景，有远有近，有高有低，有动有静，有形有声，十分逼真，使人有身临其境之感。这段描写着力渲染阴森可怖的环境气氛，烘托出亲身探访的不易，为下文批评「士大夫终不肯以小舟夜泊绝壁之下」伏笔。转而写作者在「心动欲还」的时候，忽然「大声发于水上，噌吰如钟鼓不绝」，使「舟人大恐」，而作者却被吸引了。他「徐而察之」，发现「山下皆石穴罅，不知其浅深，微波入焉，涵淡澎湃而为此也」，查明了发出「噌吰」之声的原因。但事情并未到此为止，下面又起波澜。作者在「舟回至两山间」的时候，发现入港处有「大石当中流……空中而多窍，与风声相吞吐，有窾坎镗鞳之声」。这里的「回」不是「返回」的意思，而是「掉转」的意思。「舟回至两山间」，不是船返回到两山中间，而是船掉头转行至两山之间。作者对两处声音的考察，极为细致深入，处处印证了首段的郦说：「微波入焉」和「与风水相吞吐」，分别照应「微风鼓浪」；「山下皆石穴罅……涵淡澎湃而为此也」和「大石当中流……空中而多窍」，分别照应「水石相激」；「噌吰如钟鼓不绝」和「窾坎镗鞳之声」，分别照应「声如洪钟」。这就不仅证实了郦说，而且以详补「简」，为末段叹郦说之「简」作好铺垫。最后写作者对苏迈的谈话。「因笑谓迈曰」的「笑」不同于前面「笑而不信」的「笑」。前者是表示怀疑和否定的笑，这里是释疑后轻松愉快的笑，表现了作者探明真相后的得意、兴奋。作者在谈话中将两种声音与「周景王之无射」和「魏庄子之歌钟」相联系，肯定自己的考察结果，点出以钟名山命名的缘由。又以「古之人不余欺也」肯定郦道元的说法，言语之间生动地显现了作者的确信和欣喜。在这一段，作者以自己的目见耳闻，证实并补充了郦道元的说法，进一步否定了李渤的说法，为末段的议论提供了事实依据。
第三段写探明石钟山得名由来的感想，表明写作意图。可以分为三层。第一层，「事不目见耳闻，而臆断其有无，可乎？」这句话，语气强烈，以反问的方式表示充分肯定的意思，点明了全篇的主旨，是作者探明石钟山得名由来后所得出的结论、所总结的事理，是作者的心得。第二层分析世人不能准确知道石钟山得名由来的原因，从两方面说。一方面是说正确说法不能流传的原因，有三点：一是「郦元之所见闻，殆与余同，而言之不详」，是说郦道元的说法是正确的，可惜「言之不详」，致使「人常疑之」，得不到人们的承认；二是士大夫不做实地考察，「终不肯以小舟夜泊绝壁之下，故莫能知」；三是「渔工水师虽知而不能言」。「不能言」是说不能为文，并非不能说话。郦说失之于不详，士大夫能为文而「莫能知」，「渔工水师」虽知而不能为文，这就是石钟山得名由来在世上没有流传下来的原因。然后用「而」字转到另一方面：「陋者乃以斧斤考击而求之，自以为得其实」，是说李渤之类的「陋者」，主观臆断，「自以为得其实」，这是得以有李渤的错误说法和后人以讹传讹的原因。第三层分承上面所说的两个方面，点明写这篇游记的目的。「叹郦元之简」是肯定郦道元的观点，而又叹其太简略。「笑李渤之陋」是否定李渤的观点，并讥笑其浅陋。这就表明写这篇文章的目的是为了传播自己的见解，证实、补充郦道元的观点，纠正李渤的观点。
《石钟山记》这篇文章将议论和叙述相结合，通过夜游石钟山的实地考查，对郦道元和李渤关于石钟山得名的说法进行了分析批评，提出了事不目见耳闻不能臆断其有无的论断，表现了作者注重调查研究的求实精神，富有教育意义。
