關羽作為歷史上真實存在的人物，最早見於正史資料《三國志》中。陳壽撰寫的《三國志》是「二十四史」中評價最高的「前四史」之一，也是中國文學史上首次出現關羽形象的正史資料。它創作於西晉時期，是三國時期的紀傳體國別史，內容豐富，為後人撰寫魏、蜀、吳三國的相關作品提供了參考資料。
三國時期英雄眾多，他們縱橫天下，但文字記載卻比較單薄。陳壽對三國時期的歷史有著全面地考慮，在編撰內容方面處理得恰到好處，使真實的歷史人物一一關羽形象躍然紙上。
關羽作為三國時期的名將，事跡主要出現在《三國志》卷三十六《關羽傳》中。雖然只有一千二百餘字，卻集中敘述了關羽的生平和典型事件，凸顯出關羽不同常人的性格特徵。當然，《三國志》的《魏書》《吳書》以及《蜀書》的其他部分也存在對關羽事跡的描寫，但是涉及到的內容屈指可數。如《魏書》中僅有六篇涉及到關羽，《吳書》中只有九篇提到了關羽。陳壽通過他人的話語或事件，多角度地塑造關羽形象，使其形象更加立體。作為一名文學家與歷史學家，陳壽對關羽的評價具有權威性，也更貼近歷史上真實的關羽形象。
陳壽在《三國志》卷三十六《關羽傳》的結尾處對關羽形象做了比較客觀、公正的概括。後代文人在對關羽形象進行研究時，時常借鑑《三國志》的情節。由此可以看出《三國志》中的關羽形象在關羽形象研究方面的奠基作用。
忠誠萌芽初現
「忠」一直是關羽形象中最主要的特徵，更是被當代人廣泛讚譽的美好品德。東漢許慎在《說文解字》中將「忠」字解為「敬也。從心中聲」，深刻地解釋了「忠」字的內涵。忠誠則是「(對國家、人民、事業、領導、朋友等)盡心盡力」的意思，多指上下級、主僕之間，它完全符合關羽與劉備之間的關係。陳壽對關羽人物形象進行記載時，有意將忠誠品質變為關羽人生中的最大閃光點。《三國志》中初次顯現了關羽形象的忠誠品質，這一品質也貫穿於關羽形象演變過程的始終。關羽自投奔劉備以來一直「侍立終日，隨先主周旋，不避艱險」。無論發生任何事情，他都堅定地陪在劉備身邊，忠心耿耿，輔助劉備建立蜀國政權。如建安五年，劉備襲擊曹操失敗，軍隊被打散，將士們四處奔逃。
無奈之下，劉備投奔了袁紹，而關羽卻在下那被曹操生擒。曹操向來佩服關羽的勇猛和膽識。為了讓關羽歸順自己，他屢屢向關羽贈送官爵、財物和美人。但意志堅定、忠肝義膽的關羽根本不為所動。當曹操發現自己無論如何都無法留住關羽時，便派張遼去試探關羽的心意。關羽在與張遼的談話中，表達了自己想要回到劉備身邊的真實想法。可見，關羽對劉備的忠心不受任何外在條件影響，始終如一。在《三國志》中，陳壽將關羽尋找劉備的事跡記載為「關羽亡歸先主」，「亡」是逃跑的意思。關羽不在曹操手下做漢壽亭侯，卻毅然選擇逃到劉備手下當別部司馬(行太守事)，官職上的強烈對比也讓關羽的忠誠品質尤為突出。
此外，劉備手下有眾多將領，但對關羽的信任與重視卻是獨一無二的。這也是以關羽的赤膽忠心為前提的。如：「先主軍益強，分遣諸將平下屬縣，諸葛亮、張飛、趙雲等將兵訴流定白帝、江妙江陽，惟關羽留鎮荊州。先主進軍圍錐;」《三國志》中劉備親自帶軍隊向圍錐進發，卻唯獨留下關羽駐守荊州。荊州對劉備軍隊來說，不但是物資的主要供應地，也是蜀軍重要的兵源地。劉備將如此重要的荊州留給關羽駐守，不僅展現出劉備對關羽的信任，也從側面突出關羽對漢室、對劉備的忠誠。《三國志》中的關羽忠誠形象是關羽形象演變史中忠義形象的萌芽。從魏晉南北朝之後，關羽的忠誠品質一直影響著後人，為後人塑造多樣的關羽形象創造條件。其實，關羽的忠心與愛國之情從古至今都比較少見。他能在困境中堅持初心，不為外物所動的行為更令人們讚嘆。
勇猛威勢外露
勇猛是關羽在《三國志》中的重要形象特徵，也是他對後世影響深遠的特點之一。陳壽細緻地描述了關羽的生平，通過典型事件表現出關羽在戰場上英勇威武、面對強敵毫不退縮的英雄本色。《三國志》以關羽「亡命奔琢郡」為起點為他的一生渲染了傳奇色彩。陳壽在塑造關羽勇猛威武性格的同時，也增加了對其果敢秉性與英雄氣概的描寫。如關羽在「斬顏良」時，「羽望見良摩蓋，策馬刺良於萬眾之中，斬其首還，紹諸將莫能當者，遂解白馬圍。」這段話描述了關羽在被曹操所擒期間，為曹操斬顏良、解白馬之圍的事件。陳壽通過對戰爭場面的細節描寫，塑造出關羽不懼敵人、勇猛威武的形象。當然，戰場上的關羽表現出了臨危不懼的精神、過人的勇氣與威勢，也讓曹操刮目相看。曹操對關羽產生了敬畏之心，更加堅定地想要將關羽收入摩下。特別是在曹操諸將對顏良無可奈何之際，關羽臨危受命，孤身一人闖入敵軍之中，直取對方主帥首級，打得對方措手不及，幫助曹操化解了白馬的危機，充分顯示出關羽的勇敢與膽識。他能在危難時刻頂著壓力，幫助軍隊解決困難，取得艱難戰役的勝利。這是常人所不及的，更能體現出關羽異於他人的勇猛。作為一名武將，受傷是經常發生的事情，但關羽面對傷痛面不改色，頗有大將之風。正如《三國志》中記載：「羽嘗為流矢所中，貫其左臂，後創雕愈，每至陰雨，骨常疼痛……時羽適請諸將飲食相對，臂血流離，盈於盤器，而羽割炙引酒，言笑自若。」
關羽在戰場上奮勇殺敵時，曾被箭射傷，從此留下了隱疾。每逢陰雨天氣便會疼痛難忍。於是，將士們為他請來名醫一一華佗。醫生建議使用刮骨的方法來幫助關羽治療傷病。不過，在這一過程中，關羽需要忍受極大的痛苦。通過「臂血流離，盈於盤器」的細節描寫，生動地刻畫出刮骨療毒的痛。但關羽在這種環境下仍談笑自如，一方面展現出關羽對傷痛的隱忍態度，另一方面也突出了關羽作為武將的勇猛氣概。除了《三國志》卷三十六《關羽傳》外，在其他人物的傳記中，通過他人對關羽的評價，也能側面表現出關羽勇猛的特徵。
潛藏傲慢自大
關羽形象在百姓心目中永遠是高大威武的。但是人無完人。很多武將除自身能力強外，還存在性格弊端，關羽也是如此。在《三國志》中，陳壽也記載了關羽性格中傲慢自大的一面。陳壽在評價關羽性格時，認為他「剛而自矜」，這也是後代人研究關羽的重要方面。以此為視角，《三國志》中的一些情節也體現出了關羽「剛而自矜」、傲慢自大的性格特徵。如關羽聽說馬超前來投降，但他對馬超的武藝、品行並不了解，便向諸葛亮詢問，「超人才可誰比類」。諸葛亮了解關羽的性格，知道他「護前」(逞強好勝，不容許別人爭先居前)，便在回信中答道：「孟起兼資文武，雄烈過人，一世之傑，黯、彭之徒，當與益德並驅爭先，尤未及髯之絕倫逸群也。」關羽在諸葛亮的回信中看到自己滿意的結果，非常高興，並把書信展示給眾賓客看，也從側面展現了關羽的好勝之心，在字裡行間體現著關羽的驕傲。可見，在關羽心中，他是想要和馬超進行比較的。有時，傲慢自大的性格也會為他的未來招致禍患。他的這種性格在其屢立奇功、威震華夏後，表露得更為明顯。關羽作為「五虎上將之首」也看不起具有「生子當如孫仲謀」稱號的一代嫋雄孫權。「先是，權遣使為子索羽女，羽罵辱其使，不許婚，權大怒。」這句話簡單介紹了孫權派遣使者為自己兒子向關羽女兒提親的事情。
關羽不僅無情地拒絕了他，還侮辱來使。自古以來，「兩國交兵，不斬來使」是各國通行的法則。而關羽作為蜀國的大臣卻無情地侮辱了吳國使者，這是完全不將吳國放在眼裡、傲慢自大的行為。被拒婚加上使者受辱，這兩件事使孫權非常氣憤。三國時期孫吳的建立者豈能容得這般侮辱，由此開始了新一輪的戰爭，也為關羽的悲劇結局埋下伏筆。
其實，陳壽在當時任職著作郎，從未收到過皇上要求撰寫三國時期歷史的詔令。他寫《三國志》屬於私撰。《三國志》是三國分立結束後的文化整合之作，具有極強的包容性與全面性。由於蜀國沒有史官，在史傳著作方面的記述幾乎為零，為了不使歷史出現遺漏，陳壽自願扛起撰史的大旗。作為這一時代的親歷者，他廣泛閱讀書籍、搜集資料，即便是零篇殘文也非常珍惜，並將魏、蜀、吳三國之事進行整合與填補，最終寫成「魏蜀吳」三書，號稱《三國志》。時人所書多為第一手資料，具有極高的真實性與權威性。儘管有人質疑該書具有主觀色彩，但後人若想了解三國時期的史事，陳壽的《三國志》是不可忽視的一部著作。它在歷史和文學史上都具有突出貢獻。其中關羽原型的成功塑造也為關羽形象的形成、關公文化的發展奠定了堅實的基礎。