「三皇五帝」之名最初見於《周禮·春官宗伯》,雲:「外史職掌三皇五帝之書。」但並沒有確指是誰。古代文獻中關於「三皇五帝」的傳說又多是模糊不清。
一般分為以下幾種說法。
關於三皇，有六種說法：（一）天皇、地皇、人皇（徐整《三五歷》）；（二）天皇、地皇、泰皇（司馬遷《史記》）；（三）伏羲、神農、女媧（《春秋緯運鬥樞》、皇甫謐《帝王世紀》）；（四）伏羲、神農、祝融（《白虎通》）；（五）燧人、伏羲、神農（譙周《古史考》）；（六）伏羲、神農、黃帝（孔安國說）。
關於五帝，有三種說法：（一）太昊（又作太皞，即伏羲）、神農、黃帝、少昊、顓頊（《禮記·月令》）；（二）黃帝、顓頊、帝嚳、堯、舜（司馬遷《史記》）；（三）少昊、顓頊、帝嚳、堯、舜（皇甫謐《帝王世紀》）。
在先秦古籍中，記載三皇五帝的有《周禮》《莊子》《呂氏春秋》。《周禮春官宗伯第三》：「外史：掌書外令，掌四方之志，掌三皇五帝之書，掌達書於四方。」漢鄭元註：「楚靈王所謂三墳、五典」。《資治通鑑外紀》卷１、《玉海》卷３７都載：「賈逵云：－三墳，三皇之書；五典，五帝之典。』延篤言張平子說：『三墳，三禮，禮為人防。』《爾雅》曰：『－墳，大防也。』《書》曰：－誰能典騰三禮？天、地、人之禮也。五典，五帝之常道也。』馬融云：『－三墳，三氣，陰陽始生，天、地、人之氣也；五典，五行也。』」
《莊子天運》主要也是講應按天、地、人及五行之客觀規律辦事，其文曰：「巫鹹曰：來吾語女，天有六極五常，帝王順之則治，逆之則兇。……巫鹹殷相也，名也，六極，四方上下也。……故譬三皇五帝之禮義法度，其猶……橘、柚邪，其味相反，而皆可於口，故禮義法度者，應時而變者也。」
《呂氏春秋》：「天地大矣，生而弗子，成而弗有，萬物皆被其澤，得其利，而莫知其所由始。此三皇五帝之德也。」
雖然「三皇」、「五帝」有很多種說法，不過也有一些相通的地方：
第一，伏羲基本被排在「三皇五帝」之首，可見「伏羲」的重要性，古人將「伏羲」視為人文始祖，也是有道理的。
第二，儘管「三皇」、「五帝」沒有統一說法，但排序還是很清晰的，按太昊即伏羲合併、炎帝即神農、少昊即帝摯，「三皇五帝」的總體排序為：伏羲（太昊）、神農（炎帝）、黃帝、少昊（帝摯）、顓頊（高陽氏）、帝嚳（高辛氏）、堯、舜。
第三，堯、舜總是出現在「三皇五帝」之後，堯、舜之後為禹、啟，進入有文字記載的歷史時期；伏羲上承有巢氏、燧人氏，堯、舜下接禹、啟。
按照中國的歷史情況看，華夏族與「三皇五帝」當中的「五帝」基本都是形成於夏朝建立的時期。因此，說「三皇五帝」僅是神話人物，並不確切，當中的人物很多是中國上古各部族的神話傳說人物和祖先神靈。
而自春秋戰國以來的歷史學家、經學家將這些人物經過多次編排與整合，逐漸形成華夏族的帝王祖先。
實際上，我們也可以通過一些典籍的記載，大致推斷一下「三皇五帝」到底是什麼人。
據《風俗通義·三皇》載：「皇者天，天不言，四時行焉，百物生焉。三皇垂拱無為，設言而民不違，道德玄泊，有似皇天。皇者，中也，光也，弘也。舍弘履中，開陰陽，布剛上，含皇極，其施光明，指天畫地，神化潛通，煌煌盛美，不可勝量。」書中還解釋了「三皇」：「伏者，別也，變也；戲（羲）者，獻也，法也；伏羲始畫八卦，以變化天下，天下法則，鹹伏貢獻，故曰伏羲也。燧人始鑽木取火，炮生為熟，令人無復腹疾，有異於禽獸，燧天之意，故曰燧人也。神農，神者，信也；農者，濃也。始耒耜，教民耕，美其衣食，德濃厚若神，故謂神農也。《尚書大傳》說：燧人為燧皇，伏羲為戲皇，神農為農皇也。燧人以火記，火，太陽也，陽尊，故託燧皇於天。伏羲以人紀事，故託戲皇於人。蓋天非人不因，人非天不成也。神農悉地力，種蔬，故託農皇於地。天地人道備，而三五之運興矣。」
這裡將「三皇」與天地人對應起來，不失為「三皇」正名一依據。
又《白虎通·德論》是這樣解釋「三皇」之名的：「謂之伏羲者何？古之時未有三綱六紀，民人但知其母，不知其父，能覆前不能覆後，臥之詓詓，起籲籲，飢則求食，飽則棄餘，茹毛飲血，而衣皮葦。於是伏羲仰觀象於天，俯察法於地，因夫婦，正五行，始定人道，畫『八卦』以治下，治下伏而化之，故謂之伏羲也。謂之神農何？古之人民，皆食禽獸肉，至於神農，人民眾多，禽獸不足，於是神農因天之時，分地之利，制耒耜，教民農作，神而化之，使民宜之，故謂之神農也。謂之燧人何？鑽木取火，教民熟食，養人利性，避臭去毒，謂之燧人也。」
從以上可知，我們可以將伏羲看成是代表著漁獵時代，而燧人主要是由於鑽木取火、擊燧取火得名，神農則代表著早期農業時代。
總之，軒轅黃帝成為中華民族文明始祖，而我們也自稱其子孫後代，並不是一天形成的，而是在中華民族的長久歷史上形成的。他自中華民族文明歷史的開始，就以創建國家的始祖崇拜、祭祀而沿襲下來。