史书上没有记载桃园结义。《三国志·关羽传》记载，关羽亡命奔涿郡，刘备正在乡里聚合徒众，关羽、张飞便投其门下。后来刘备为平原相，又以羽、飞为别部司马，分统部曲，刘备和二人“寝则同床，恩若兄弟”。关羽经常于稠人广坐，侍立终日，后来徐州失守，关羽被擒，曹操派人劝降，关羽也说：“吾受刘将军厚恩，誓以共死，不可背之。”《三国志-张飞传》也记载：“张飞……少与关羽俱事先主，羽年长数岁，飞兄事之。”《三国志-刘晔传》也说：“且关羽与备，义为君臣，恩犹父子。”
以上史料足以说明两个问题：一则刘关张三人关系亲密的“恩若兄弟”;二则是“恩若兄弟”而非结拜兄弟，史料也无结义之说。
桃园结义传说来自于民间。 《三国志·关羽传》中记载;“......恩若兄弟”，后人根据这一记载，加以想象发挥，民间便有了桃园结义的传说，而元人则根据民间传说把故事写进了《三国志平话》和杂剧。一般认为，《三国演义》成书于元末明初。在这之前，元代至治年间刊行的《全相平话五种》之一的《三国志平话》，虽然只有8万字，但已初步具有《三国演义》的主要轮廓。其中就有“桃园结义”一节，先是关羽杀了贪财好贿、酷害黎民的本县县令，逃往涿郡，张飞见他状貌非俗，谈吐有志，遂邀至酒店共饮。恰好刘备卖履后也进了酒店，几杯酒共饮之后，三人情投意合，遂共邀至张飞庄后桃园，各序年甲，“宰白马祭天，杀乌牛祭地”，“同行同坐同眠，誓为兄弟”。这与《三国演义》的描写已大同小异。据傅惜华《元代杂剧全目》统计，以三国故事为题材的元人杂剧已有四十多种，几乎是三国的主要人物都被搬上了戏剧舞台，对《三国演义》的成书也起了重要作用。其中也有专门的《刘关张桃园三结义》一出戏，情节与《平话》又有不同，写关羽杀了趁乱图谋立为王的州尹，逃到涿郡范阳，一日到张飞的肉店买肉下酒，屠刀却被张飞事先用千斤巨石压住。关羽搬动巨石，让张飞钦佩不已。张飞往客店相访，先拜关羽为兄，后又遇见刘备，见他容貌堂堂，有富贵之相，又是帝王后裔，于是与关羽共拜备为兄，三人共到城外桃园，杀牛宰马，祭告天地，誓共生死，同扶汉室。
桃园结义的故事，也有现实生活的影子。三国时代有杀白马为盟的习俗。建安七年(202)，曹操攻破南皮，杀了袁谭。袁熙的部将焦触、张南背袁向曹，他们起事时，就是杀白马盟誓。这事见于《三国志·袁绍传》。不过这只是盟誓，并不是结拜兄弟。后来很多农民起义的头领在起事结拜兄弟时就用这种形式。比如，元代刘福顺等人的红巾起义，《元史·顺帝本纪》描写他们结义的情况就是“杀白马乌牛，誓告天地，欲同起兵为乱”。
桃园结义是传说与智慧的结晶。《三国演义》写桃园结义，是根据民间传说，又吸收农民起义的事迹，可能还与作者自身经历有关。据鲁迅考定，《三国演义》作者罗贯中约生活在1330-1400年间。他的生平事迹多不可考，有说他是太原(今山西太原)人，有说他是东原(今山东东平)人，有说他是钱塘(今浙江杭州)人。只知道他生逢乱世，阅历丰富。值得注意的还有两点：一是明王圻《稗史汇编》说他是“有志图王者”，一是清徐渭仁等所绘《水浒一百单八将图题跋》说他曾与元末农民起义领袖之一张士诚有关系。他现存有杂剧《赵太祖龙虎风云会》，小说除《三国演义》外，还写有《小秦王词话》、《隋唐志传》、《残唐五代史演义》、《三遂平妖传》，并参加编写了《水浒传》，这些小说戏曲作品，都以乱世英雄事迹为题材，这与他的经历抱负当有关系。《三国演义》的大量描写，特别是对桃园结义的描写，也应与他的这种经历有关。
总之，从上面的分析来看，桃园三结义的故事具有虚构性，但是不管有多种版本虚构这个故事，我们可以看出来，所有的版本包括史书的记载至少对三个人的义气相交、互帮互助、精诚团结的特点是认可的。《三国演义》普及民间，渗透到社会各个阶层时，脍炙人口的桃园结义开篇故事，就变成人们口中话题而津津乐道。从《三国演义》全书的艺术构思来说，写桃园三结义，既引出全书的三位主要英雄，又揭示全书将要从多方面加以表现的忠义主题。这可能也是罗贯中在《演义》开篇写桃园结义的一个缘由。
