《三国志》是一部国别史，记载了三国时期魏、蜀、吴从魏文帝黄初元年（220）到晋武帝太康元年（280）60年间的历史。它与《史记》、《汉书》、《后汉书》名列二十四史之中，与此三者被合成为“前四史”。
《三国志》全书共65卷，其中《魏书》30卷、《蜀书》15卷、《吴书》20卷。
《三国志》不仅是一部史学巨著，更是一部文学巨著。陈寿在尊重史实的基础上，以简练、优美的语言为我们绘制了一幅幅三国人物肖像图，人物塑造非常生动。
陈寿写《三国志》可以说是写当代史，其中不少事情是他耳闻目睹的。这时候已经出现了一部分写当代的史作，王沈作有《魏书》，鱼豢作有《魏略》，韦昭（又名韦曜）作有《吴书》等。陈寿写作《三国志》，从这些史书中吸取了不少材料。其中关于蜀国的资料搜集较难，因为蜀汉政权没有设置史官，又无专人负责搜集材料编写蜀史。因此，陈寿写《蜀书》的材料多数是亲自采集和编次。因为他离三国时代非常近，他所写的内容多数真实可信，被后世当做重要的信史。
《三国志》和《史记》、《汉书》、《后汉书》一样，都属于私人修史。他死后，尚书郎范頵上表说：“陈寿作《三国志》，辞多劝诫，朋乎得失，有益风化。虽文艳不若相如，而质直过之，愿垂采录。”由此可见，《三国志》书成之后，就受到了较高评价。
《三国志》善于叙事，文笔简洁，剪裁得当，流传很广。与陈寿同时的夏侯湛作《魏书》，看到陈寿的《三国志》后，认为没有另写新史的必要，甚至毁弃了自己的著作。后世之人对《三国志》更是推崇备至，认为记载三国史实的著作中，只有《三国志》可以同《史记》、《汉书》相媲美。因此，其他各家修的三国史相继泯灭，只有《三国志》流传至今。
文学家刘勰认为同时代的史书中，只有陈寿写的《三国志》立论中肯，有事实根据，文笔优美，切中要领，内容与文字表述完整统一。
由于陈寿是晋臣，晋承魏而有天下。所以，《三国志》便尊魏国为正统。在《魏书》中为曹操写了本纪，而《蜀书》和《吴书》则只有传，没有纪。记刘备则为《先主传》，记孙权则称《吴主传》。陈寿虽然尊魏为正统，实际上却是以魏、蜀、吴三国各自成书，如实地记录了三国鼎立的局势，表明了它们各自为政，互不统属，地位相同。就记事的方法来说，《先主传》和《吴主传》，也都是年经事纬，与本纪完全相同，只是不称纪而已。陈寿这样处理符合当时实际情况，足见他的卓识和创见。
《三国志》取材精审。裴松之《三国志注》记汉魏交替之际的表奏册诏有20篇之多，陈寿在《三国志·文帝纪》中仅用一篇173字的册命就把这件大事写了出来。
《三国志》还注重实际，对孙策之死，只记为许贡的刺客所击杀，舍弃了其他材料中荒诞不经的内容，这些都反映了他对史实认真考订、慎重选择的态度。
《三国志》行文简明、干净。它常用简洁的笔墨，写出传神的人物。《先主传》记曹操与刘备论英雄，当曹操说出“今天下英雄，唯使君与操耳。本初之徒不足数也”之时，“先主方食，失匕箸”的记载，使刘备韬晦的心情跃然纸上。《周瑜鲁肃吕蒙传》记载的曹操听到刘备占据了荆州之时，“方作书，落笔于地”的情态，生动烘托出刘备在曹操心目中和当时局势中的地位。书中写名士的风雅、谋士的方略、武将的威猛，大多着墨不多，却栩栩如生。
陈寿在叙事中隐讳而不失实录，扬善而不隐蔽缺点。陈寿所处时代，各种政治关系复杂，历史与现实问题纠缠在一起，陈寿在用曲折方式反映历史真实方面下了很大工夫。《三国志》对汉魏关系有所隐讳，但措辞使用得当，并于别处透露出来一些真实情况。如建安元年（196）汉献帝迁都许昌，实际上是曹操挟天子以令诸侯的举动。陈寿在这里不便明文写曹操的政治企图，但写迁都而不称天子，却说董昭等劝曹操迁都许昌，这就透露出了一个事实。另外，他在《荀彧传》、《董昭传》和《周瑜鲁肃吕蒙传》中都揭露了当时的真实情况。陈寿对蜀汉虽怀故国之情，却不隐讳刘备、诸葛亮的过失，记下了刘备以私怨杀张裕和诸葛亮错用马谡等事实。这也是良史之才的一个表现。
当然，对《三国志》也不全是褒扬之词，也有很多人持批评态度。如唐朝史学家刘知几就批评陈寿在修史当中对当权人物曹操、司马懿的丑事缄口无言，为之回护。清朝学者赵翼在《廿二史札记》中也批评了陈寿，他认为修史使用曲笔、回护的古已有之，只是陈寿做得不好。他指出陈寿作《魏本纪》，魏篡汉，在记载晋爵封国、赐剑履、加九锡，以及禅位等事件中公然回护，没有褒贬，居然成为后世为篡位者修史的模式。以后到了南朝宋、齐、梁、陈等修史，都是沿用了陈寿的模式。
陈寿在《魏纪》中确实回护了曹氏篡汉的行为，汉献帝逊位之后，魏封其为山阳公，到他死时，才追谥为献帝。陈寿隐去曹氏篡汉封山阳公一节，在书中只称汉献帝。同样常道乡公逊位，为陈留王，到死时才追谥为元帝，陈寿也为之讳隐掩饰。司马氏篡魏，司马师废齐王曹芳，陈寿同样为之回护。最为严重的曲笔是曹魏皇帝曹髦被弑之事，其他史书都记载了曹髦是司马昭命令部下所杀，陈寿《魏书》却只简单地记载“高贵乡公卒，年二十”，绝不见被弑的痕迹。
赵翼对《三国志》的批评尖锐深刻，例证非常多。他认为陈寿不仅牵涉到当权统治者的本纪多回护，而列传中也多隐讳。陈寿修《三国志》有着明显地为当代政治服务的色彩。
陈寿修史中的曲笔、回护的确存在，他处在曹魏、西晋政权交替过程中，如此修史也是一种避祸方式。作为封建时代的史书，必然会对当权者有所回护，为尊者讳是无法超越的规则。修史贵真实，是史家必须恪守的准则。陈寿除了涉及魏晋易代的敏感问题与当权人物之外，其叙写仍翔实可信。不必讳言陈寿的曲笔，也不能因此而怀疑《三国志》的信史价值。