桃园结义现在看来似乎已经成为了一种“常识”，即使不了解三国的人也知道三人在桃园中拜把子成了兄弟，然而三人桃园结义的事情只出现在演义中，陈寿的《三国志》中并没有提及此事，有人可能会说没有提及并不代表三人没有结义，不过我们却能从陈寿的书中找出许多的蛛丝马迹，这些线索都指向一个真相，那就是刘关张并没有桃园结义，而且许多研究历史的学者也都认同这个观点。
首先要强调的是不管在演义还是《三国志》中，三人的感情深厚是无可厚非的一点，就算三人没有结义，也是亲如兄弟，《三国志·关羽传》中也曾说过刘备与关张二人的感情好到了同榻共寝的地步，情同兄弟，却并未说他们就是兄弟，“同”是“好像”，试想三人若真的结义，作者有岂会用“同”这个词？当然，这只是诸多“蛛丝马迹”中微不足道的一点。
建安五年，曹操东征，刘备去投奔了袁绍，关羽被曹操所擒。曹操极为爱惜关羽的才能，将其擒获之后不仅没有实施虐待还以礼相待，封其为偏将军，关羽这点两部书中的描述出入不大。
后来袁绍派遣大将颜良进攻曹操，曹操命张辽和关羽为前锋，关羽于万军从中取了颜良的首级，解了白马之围，曹操论功行赏封关羽为汉寿亭侯。
然而曹操早就看出关羽没有久留的意思，就让张辽去试探一下关羽，关羽回答道：“曹公待用心，然而我受“刘将军”的厚恩，曾经发过誓要生死与共，绝不会违背，我最终还是要离开的，不过在离开之前我会报答曹公的大恩的！”。
关羽在这段话中称刘备为“刘将军”，并没有称呼“兄长”或者是“哥哥”，若三人结拜，他没理由这样称呼，按照关羽的性格也不必忌讳在曹操面前对刘备的称呼。
如果这还不能说明真相，那不妨再来再来看看张飞，《三国志·张飞传》这样描述他：少与羽俱侍先主。羽年长数岁，飞兄事之。这里可以看出张飞应当称呼刘备为“先主”，称关羽为兄弟，侧面反映出三人的关系并非结义的关系。
而且根据史书的记载，张飞比刘备小四岁，而刘备又比关羽要小，三人若真的结拜，那刘备又怎么会成“大哥”？这显然不符合逻辑。