在陈寿撰著《三国志》之前，魏、吴两国都有官修的史书。魏文帝、明帝时，曾命卫觊、缪袭草创纪传，累载不成，后又命韦诞、应璩、王沉、阮籍、孙该、傅玄等共同撰写，其后王沉独就其业，勒成《魏书》四十卷，“其书多为时讳，殊非实录”。孙吴时，亦曾命韦曜(即韦昭)、周昭、薛莹、梁广、华簸等撰述《吴书》，韦曜独终其业，定为五十五卷。魏鱼豢又曾私撰《魏略》，事止明帝。(以上均据《史通》卷十二《正史篇》。按卢弼《三国志集解》引张鹏一说，谓鱼豢《魏略》所记迄于陈留王奂时。)这些，自然都是陈寿所参考依据的资料。除此之外，陈寿还可能多方采访。至于蜀汉，因为未置史官，无有撰述，所以蜀汉史事，更有赖于陈寿的殷勤搜集。陈寿原是蜀人，对于乡邦文献，向来留意，在撰著《三国志》之前，曾撰写《益部耆旧传》，又曾奉命撰定诸葛亮故事，后来编成《诸葛亮集》二十四篇，所以他是具备有利条件的。《三国志》撰成后，当时见到稿本的人都很赞赏，“称其善叙事，有良史之才”。张华比之于司马迁、班固，并且对陈寿说：“当以《晋书》相付耳。”夏侯湛正在撰《魏书》，“见寿所作，便坏己书而罢”。陈寿卒后，梁州大中正、尚书范颓等上表说：“臣等按，故治书侍御史陈寿作《三国志》，辞多劝诫，明乎得失，有益风化，虽文艳不若相如，而质直过之，愿垂采录。”(以上引文均见《晋书·陈寿传》)于是朝廷命河南尹、洛阳令派人到陈寿家中抄写这部书，藏于官府。

《三国志》是一部纪传体的史书，也就是后来所谓“正史”。纪传体史书创始于司马迁的《史记》，班固作《汉书》，在体例上又稍加修订。《史记》、《汉书》遂成为中国纪传体史书的楷模。《史记》中有本纪、表、书、世家、列传五类，《汉书》则取消世家，改“书”之名为“志”，遂成为本纪、表、志、列传四类。又《史记》为通史，而《汉书》则为断代史。后世作纪传体史书者，大率遵循《汉书》的规模。

东汉一代，君主屡次诏修《汉纪》，创始于明帝，下至灵帝，一百馀年中，操笔者甚众。至东汉末，蔡邕曾想总其成，定为一代大典，然迄未成书。所以陈寿的《三国志》是继承司马迁、班固之后而写成的第三部纪传体史书名著，刘宋时范哗《后汉书》之撰修，尚在陈寿之后一百馀年。

《三国志》共六十五卷，《魏书》三十卷，《蜀书》十五卷，《吴书》二十卷(亦可称《魏志》、《蜀志》、《吴志》)，只有纪、传而无表、志。《三国志》目录中虽未标“本纪”之名，但是《魏书》前几卷，如武帝、文帝、明帝等篇都是本纪体裁，故后世谓陈寿修史，虽名为“《三国志》”，而实际上是以魏为正统。

《三国志》原为三部书分别流行，有《叙录》一卷，附于全书之后，见《隋书·经籍志》。《旧唐书·经籍志》列《魏国志》于《正史类》，列《蜀国志》与《吴国志》于《伪史类》，是为三书分行之明证；而《吴国志》作二十一卷，说明其时《叙录》犹存。北宋咸平六年(1003年)始刻板印行，合为一书，而三志仍各自为卷，目录也分列；但已无《叙录》，是《叙录》亡佚于唐末五代之际。