首四句为第一小节，以初见石鼓的时、地领起。言时，用古史笔法，是长篇大赋的常用手段。言地，仅出“见鲁叟”三字，却既点明凤翔孔庙的所之地，又借此烘示出古鼓的庄重崇隆，意兼虚实。诗人从政伊始即思先睹为快，其渴慕之情可以想见。所以，“文字郁律蛟蛇走”云，既是“今见”的感觉，又实是“旧闻”的印证。石鼓的古拙而玄妙，庄严而飞动，以及诗人快慰而不满足，而亟欲深究的心情，竟都之短短四句之中显露出来了。
“细观初以指画肚”以下十八句为第二小节，具体描写了所见石鼓的情状。诗人不言其妙，而言“指画肚”的揣摩；不言其古，而言“箝之口”的懊丧。昔韩愈作《石鼓歌》，有“嗟予好古生苦晚，对此涕泪双滂沱”的喟叹，今诗人又瞠乎其后，如之奈何。然而，唯石鼓之妙而且古，令人欲罢不能。于是有“强寻偏旁推点画”的举动，一个“寻”字、一个“推”字，苦心孤诣，晰然可见。居然不无所得，前后辨认出“我车既攻”等完整的六句来，好比于器玩中识得古鼎、于星辰中识得北斗一般。“犹识”的“犹”字有聊以自慰之意，“仅名”的“仅”字却又见难以餍足之心，诗人此时，可谓憾喜参半。一脔既尝，必细窥全豹。于是诗人着力描摹了石鼓上其余的文字。“模糊”二句言其没者，斑驳漫漶，如瘢疤如胼胝，而残笔依稀。“娟娟”二句言其存者，秀见挺出，如缺月如嘉禾，而字形怪奇。“漂流百战”，回应前者，饱经风霜、硕果仅存，残破中有劲气。“独立千载”，回应后者，卓然标举、奇古无二，混沌中见精神。叙写至此，意犹未尽，故用“谁与友”的反诘。最后收束到石鼓的大篆书体，上与黄帝、仓颉的古文奇字分庭抗礼，下则哺育李斯、李阳冰的小篆，光前裕后。这八句用四组对仗，以存、没、显、隐的参错和对比来增加变化；句句如言石鼓之可识，句句又实言石鼓之不可识，然而，句句中却皆有石鼓的“古”“妙”二字之。用笔精炼，而石鼓的态势已历历之目。
“忆昔周宣歌《鸿雁》”以下十六句为第三小节，追叙石鼓的原始。石鼓经近人考证，断为秦时记载国君游猎的刻石，而唐宋人因“我车既攻，我马既同”与《小雅·车攻》的起句相同，多附会为周宣王时物。苏轼也不例外。
周宣王是历史上著名的中兴之主，诗人以“忆昔”突作折笔，以下即转入了对宣王政绩的赞颂。特为拈明“歌《鸿雁》”，不仅仅是为同下句“变蝌蚪”作文字上的工对。《鸿雁》为《诗经》篇名，古人认为是赞美宣王的作品，《毛诗序》所谓“万民离散，不安其居，而能劳来还定安集之”，这里正代表了宣王安内的治绩。诗人重点之歌颂宣王攘外的武功，故此处仅用一句为后文拓出地步，王文诰评作者“得过便过，其捷如风”，颇中肯綮。同样，次句表出当时太史籀变古文为大篆，亦隐含了文德修明的意思。诗人认为宣王的中兴，合乎天道人心，人心厌夷王、厉王之乱而思治，而老成干臣如方叔、召虎、申甫、尹吉甫等又适为之辅弼，于是轰轰烈烈，武功烜赫：东征淮夷徐戎，壮士猛如怒虎；北平玁狁之患，军队如其指挥。掌管外交传言的象胥官，不断献上出自外邦的战利品；方叔、召虎一类的功臣，接连领受国君隆重的赏赐。“杂沓”、“联翩”两组联绵字，可用乐章作比：前者如促节，回应战事的频繁；后者如缓板，状写胜利的平易。至此，诗人方点明石鼓的原委：宣王制鼓是为推重将帅亦即是推重拨乱的政治，而不是用于自颂和自娱。《礼记·乐记》：“君子听鼓鼙之声，则思将帅之臣。”《大雅·有瞽》：“有瞽有瞽，之周之庭······永观厥成。”二者的区别是很明显的。诗人断定石鼓是如《诗经·崧高》那样的颂功之作，与衡山岣嵝峰上的神禹治水碑同垂不朽；从宣王不炫己，以及鼓上无纪年、无作者姓名的情节上，进而推见了石鼓特出的一大长处，即“勋劳至大不矜伐”，有周文王、周武王的忠厚之风。结末的这段笔墨，实际上是对前所言石鼓辞密难晓的关应和生发。这一小节铺写酣畅，一气呵成。所谓物以人传，人亦以物传，著述宣王的“勋劳”，益见石鼓的崇高。之此小节中，诗人之笔已从石鼓的表象，进入了石鼓的内涵。
第四小节为“自从周衰更七国”至“无乃天工令鬼守”的十八句，写石鼓“义不污秦垢”。上文“欲寻”、“岂有”二句运用缓笔，似漫无收束，此处首二句即紧接着突兀而至，犹如天空中适才还是白云冉冉，陡然阴霾一布，霆雨将至，具有撼动人心的效果。“竟使秦人有九有”，诗人毫不掩饰对暴秦的憎恶。用一“竟”字，比用遂、乃、因、却等字更见感情色彩。“扫除”二句，为秦朝焚诗书、废礼乐的暴政先定一铁案。之这样严峻的形势背景之下，读者不禁要为石鼓的命运担忧。然而，诗人并未接写石鼓所遭受的浩劫，却串入了一段秦时石刻的情况。秦始皇、李斯等人，好刻石谀功，史载其先后于邹峄山、泰山、芝罘、琅玡、石门、会稽等处立石，这些石刻几乎便是秦人留与后世的全部文化遗产。其内容则无一不是“颂秦德”（《史记·秦始皇本纪》语），如芝罘刻石词：“皇帝东游，巡登芝罘······烹灭强暴，振救黔首。”
苏轼不无讽刺地援引了这些话，然与前定案数语对读，可见是欺人之谈。诗人于此串叙中多用讥刺，如以“上蔡公子牵黄狗”称代李斯，预示其日后覆灭的下场；以“后者无继前无偶”状写秦人刻石的骄矜，然而，“后者无继”，又同时带有不齿于后人的寓意。串写这一段，起着两个作用：一是以秦人“刻石颂功”的伪与劣，反衬出石鼓“功大不矜”的真与高；二是谓秦石既如此作伪，石鼓自然羞与同伍，必定不见容于当世，由此领起下文“此鼓亦当遭击掊”，可见它历劫犹存的不易。昔韦应物《石鼓歌》也写到“秦家祖龙还刻石，碣石之罘李斯迹。世人好古犹共传，持来比之犹悬隔”。但苏轼于此，挖掘得更深刻，发明得更透彻。石鼓究竟如何度此大劫，世无明载。诗人遂联想到另一“神物”———相传铸于夏禹时代的九鼎。《史记·秦始皇本纪》：“还过彭城，斋戒祷祠，欲出周鼎泗水，使千人没水求之，弗得。”石鼓不显于秦，当亦是鬼神暗中呵护吧！这里以“传闻”证未传未闻，虽以不解解之，但揆度合于情理，又仍关应全篇所叙述的石鼓的古、妙、真、高，可谓神来之笔。
最后四句为第五小节，以感叹石鼓的长存作尾。前面极力铺排石鼓经周之盛，历秦之衰，此处仅用“物自闲”三字轻轻带住。前面大量篇幅驰神走笔于石鼓之中，此处却又忽出作者，与起首四句呼应，而余意固无止尽。
苏轼擅长比喻，描写一件事物，有时接连用比喻，使人应接不暇。此诗即是一例。而此诗还有一大特点，即几乎全篇运用对仗，于整饬中求变化。不少地方开合雄阔，使人浑然不觉。不可否认，有些对句互文见义，少数甚而有合掌之嫌，但细细品味，作者于上下句总求各具重点，尽量扩大其内容的涵量。诗人这样做不是偶然的。之此以前，韩愈、韦应物俱有《石鼓歌》，韩诗尤为著名。韩诗以己身与石鼓的关系为经纬，酣恣行笔，而苏诗则以客观为主，欲免雷同。正因如此，后人往往以此二诗相比，并称名作。苏轼作此诗时，意中处处有韩、韦诗之，于是争奇逞胜，有些地方未免雕琢太过。然而，之前人留下的不多余地中，复以格律自囿，出新意于法度之中，尤见功力。