Các sĩ phu thời phong kiến tuy khen ngợi giá trị nghệ thuật của tác phẩm nhưng cũng có người chỉ trích vấn đề bảy thực ba hư của Tam quốc diễn nghĩa, nói là có nhiều chỗ vô căn cứ, hoang đường, vì vậy làm cho độc giả hiểu sai nhiều diễn biến trong chính sử. Trương Học Thành đời nhà Thanh và một số người khác nêu ra một số tình tiết như: kết nghĩa vườn đào, Quan Vũ hiển thánh ở Ngọc Toàn, Quan Vũ đốt đuốc ngồi suốt đêm trước cửa buồng hai Cam, My phu nhân, đường Hoa Dung Quan Vũ chặn Tào Tháo, Bàng Sĩ Nguyên chết ở gò Lạc Phượng, Chu Du uất hận nói "Đã sinh ra Du sao còn sinh Lượng", Gia Cát Lượng tế ở sông Lô, nặn bột làm đầu người...[4] là vô căn cứ vì không thấy có ghi trong chính sử. Gần đây, các học giả Trung Quốc đã đề cập nhiều tình tiết không có thực trong lịch sử mà nhà văn La Quán Trung (hay nói chính xác hơn là những câu chuyện dân gian mà ông tập hợp để viết nên tác phẩm) đã hư cấu. Một số tài liệu khác cũng đề cập tới sự so sánh giữa sự thực lịch sử và những tình tiết hư cấu của tiểu thuyết. Một số tình tiết tiêu biểu là:

1. Kết nghĩa vườn đào.
   Ba người Lưu Bị, Quan Vũ, Trương Phi đúng là thân thiết như anh em nhưng không có ghi chép trong sử sách về việc 3 người từng làm lễ kết nghĩa.
2. Tào Tháo ám sát Đổng Trác không thành, bỏ trốn đi hiệu triệu chư hầu đánh Trác:
   Sử không nêu rõ lý do Tào Tháo bỏ Đổng Trác; người hiệu triệu chư hầu đánh Đổng Trác là Viên Thiệu.[5]
3. Tào Tháo được Trần Cung thả ở Trung Mâu, cùng nhau giết nhà Lã Bá Sa:
   Việc giết Lã Bá Sa không có mặt Trần Cung và sử không chép rõ viên huyện lệnh Trung Mâu có phải Trần Cung hay không.[5]
4. 18 lộ chư hầu đánh Đổng Trác:
   Sự thực không có tới 18 người mà chỉ có 10 người là Viên Thiệu, Viên Thuật, Hàn Phức, Khổng Do, Lưu Đại, Trương Mạo, Trương Siêu, Vương Khuông, Viên Di, Kiều Mạo. Những người khác được Tam quốc diễn nghĩa đề cập tới nhưng thực ra không tham dự là: Khổng Dung, Đào Khiêm, Mã Đằng, Trương Dương, Công Tôn Toản. Còn người thứ 17 là Tôn Kiên cũng tự động khởi binh đánh Đổng Trác chứ không hội quân với Viên Thiệu.[6]
5. Quan Vũ giết Hoa Hùng: truyện Tam quốc diễn nghĩa kể Quan Vũ chém Hùng trong nháy mắt, khi chén rượu mời của Tào Tháo trước khi ra trận còn nóng.
   Nhưng thực tế theo sử sách thì người giết Hoa Hùng - bộ tướng của Đổng Trác - là Tôn Kiên, người khai nghiệp ở Giang Đông.[7]
6. Tam anh chiến Lã Bố:
   Ba anh em Lưu Bị cũng không tham dự đánh Đổng Trác và do đó sự kiện "Tam anh chiến Lã Bố" ở Hổ Lao là không có thực.[8]
7. Điêu Thuyền và câu chuyện Phụng Nghi Đình.
   Điêu Thuyền không có thật, Lã Bố và Đổng Trác chỉ cùng thích một con hầu gái. Vương Doãn mới khích Bố để Bố giết Trác.
8. Quan Vũ "qua 5 ải chém 6 tướng" sau khi chia tay Tào Tháo trước trận Quan Độ, và cả tướng Sái Dương sau đó ở Cổ Thành.
   Thực ra không có việc qua ải chém tướng của Quan Vũ và Sái Dương bị giết ở trận Nhữ Nam (xảy ra sau trận Quan Độ).[9]
9. Từ Thứ quy Tào: Từ Thứ theo giúp Lưu Bị chống Tào Tháo. Tào dùng kế bắt mẹ Từ Thứ và buộc bà viết thư dụ con. Từ mẫu không chịu, Tào Tháo sai người mạo nét chữ bà mẹ để viết thư dụ Từ Thứ. Từ Thứ đành bỏ Lưu Bị sang Tào Tháo để trọn đạo hiếu; trước khi đi tiến cử Gia Cát Lượng với Lưu Bị.
   Sự thực: khi Gia Cát Lượng đến với Lưu Bị, Từ Thứ vẫn còn ở với Lưu Bị và cả hai người cùng làm mưu sĩ chống Tào. Khi Lưu Bị bị thua ở Đương Dương - Tràng Bản, chẳng những hai con gái Lưu Bị bị bắt mà mẹ Từ Thứ cũng bị bắt tại đây. Tào Tháo sai mẹ Từ Thứ viết thư dụ con. Bà không cự tuyệt Tào Tháo như trong Tam quốc diễn nghĩa mô tả. Từ Thứ lúc đó mới sang Tào.[10]
10. Gia Cát Lượng mượn bài phú Đài Đồng Tước của Tào Thực để khích Chu Du: Tam Quốc Diễn Nghĩa kể việc Khổng Minh gợi chuyện Tào Tháo xây đài Đồng Tước vì muốn bắt 2 nàng Kiều là vợ Tôn Sách và Chu Du, còn sai Tào Thực làm bài phú.
    Sự thực là sau trận Xích Bích, Tào Tháo mới xây đài và khi đó Tào Thực mới làm bài phú.[11]
11. Thuyền cỏ mượn tên: Trong trận Xích Bích nổi tiếng, có tình tiết Gia Cát Lượng đi cùng Lỗ Túc và 30 thuyền cỏ trong sương mù, khiến Tào Tháo không dám xuất quân mà chỉ bắn tên ra. Thế là hàng chục vạn mũi tên cắm vào thuyền cỏ quay ngang. Gia Cát Lượng thu tên về nộp cho Chu Du.
    Sự thực không có việc dùng "thuyền cỏ mượn tên".[12]
12. Ngô Quốc thái đến chùa xem rể hiền.
    Ngô quốc thái (vợ Tôn Kiên) chết rất lâu trước khi Tôn Thượng Hương được gả cho Lưu Bị, do đó không có chuyện "Ngô quốc thái đến chùa xem rể hiền". Ngô Quốc Thái thực ra là chị em của vợ Tôn Kiên, sau khi mẹ ruột tôn quyền chết và mới thay chị lên làm quốc thái.
13. "Sinh Du hà sinh Lượng?" Tam quốc diễn nghĩa kể chuyện Gia Cát Lượng 3 lần chọc tức Chu Du khiến Du tức phải than: "Trời sinh Du sao còn sinh Lượng?" rồi chết.
    Sự thực là Chu Du chết bệnh trong quân ngũ, không liên quan đến việc bị Gia Cát Lượng chọc tức.[13]
14. Bàng Thống chết ở gò Lạc Phượng rồi Gia Cát Lượng mới vào Tây Xuyên: Tam quốc diễn nghĩa kể việc Bàng Thống bị tướng Tây Xuyên là Trương Nhiệm mai phục ở gò Lạc Phượng bắn chết; Lưu Bị không có người phụ tá, phải gọi Khổng Minh từ Kinh châu vào Xuyên; Khổng Minh lừa bắt được Trương Nhiệm.
    Thực tế thì khi đánh Tây Xuyên khó khăn, Lưu Bị đã gọi Gia Cát Lượng vào tham chiến. Gia Cát Lượng cùng Trương Phi và Triệu Vân vào Xuyên nửa năm sau thì Bàng Thống mới chết tại Lạc Thành (không phải tại gò Lạc Phượng) khi đụng độ với Trương Nhiệm. Trận này Lưu Bị và Bàng Thống tác chiến độc lập không có Khổng Minh và các tướng khác tham gia nhưng vẫn thắng được Trương Nhiệm ở Lạc Thành. Bàng Thống thắng trận nhưng bị tên lạc mà chết. Trương Nhiệm bị Lưu Bị bắt sống, không chịu hàng mà chết.[14]
15. Triệu Vân và Trương Phi đòi A Đẩu.
    Tôn Thượng Hương chủ động trốn về Ngô theo sứ giả của Ngô và đem A Đẩu theo chỉ để làm con tin để về nhà an toàn. Do đó Triệu Vân đòi lại A Đẩu cũng chỉ là cuộc trao đổi (tha cho bà về, đổi lại phải trả lại A Đầu) chứ Vân không hề xông vào thuyền bà.
16. Trận lụt Phàn Thành.
    Không phải là mẹo của Quan Vũ mà là do thiên tai, Vũ gặp may nên mới bắt được Vu Cấm.
17. Gia Cát Lượng mắng chết Vương Lãng: trong lần ra Kỳ Sơn đánh Ngụy (thời Ngụy Minh Đế Tào Tuấn), Gia Cát Lượng gặp lão thần Tào Ngụy là Vương Lãng trước trận; Vương Lãng khuyên Gia Cát hàng nhưng bị Gia Cát dùng lời lẽ mắng lại việc bỏ nhà Hán theo họ Tào cướp ngôi là trái lẽ; Vương Lãng nghe xong uất quá ngã xuống đất chết.
    Sự thực, việc này diễn ra thời Văn Đế Tào Phi. Tào Phi chỉ sai Vương Lãng cùng các danh sĩ Hoa Hâm, Trần Quần, Hứa Chi viết thư cho Gia Cát Lượng, khuyên ông nên hiểu rõ thời thế, vận nhà Hán đã suy, nên bỏ Hán sang Ngụy. Gia Cát Lượng nhận thư, công khai trả lời, khẳng định lập trường phò tá nhà Hán không dao động; ngược lại còn tỏ ý tiếc cho lão thần Vương Lãng đã a dua theo những người ủng hộ họ Tào. Sự việc dừng lại ở đó và Vương Lãng không chết vì bức thư trả lời của Gia Cát Lượng. Hai người chỉ có lời lẽ qua lại bằng thư từ, không gặp nhau ngoài chiến trường.[15]
18. Không thành kế: Tam quốc diễn nghĩa kể việc sau khi để mất Nhai Đình, Gia Cát Lượng ở Tây Thành bị Tư Mã Ý kéo đến toan vây đánh nhưng đã áp dụng "không thành kế", cho mở toang cổng thành khiến Tư Mã Ý nghi có phục binh nên rút đi.
    Trên thực tế sự kiện này phải gọi là "khích tướng kế", Gia Cát Lượng đúng là đã có lần ngồi trước doanh trại quân Tào để chơi cờ, xung quanh chỉ có mấy tiểu đồng phục vụ để khích quân Ngụy ra đánh, nhưng quân Ngụy sợ phục binh nên không dám ra đánh (không phải là Gia Cát Lượng ngồi trong thành gảy đàn để phòng thủ quân Ngụy tấn công).
    "Không thành kế" thực sự trong lịch sử xảy ra tại chiến tranh Lưu Tống-Bắc Ngụy thời Nam Bắc triều. Khi quân Ngụy đuổi theo quân Tống đến Lịch Thành, Thái thú Tế Nam của Lưu Tống là Tiêu Thừa Chi chỉ có vài trăm quân, liệu chừng không thể chống lại đại quân Ngụy, bèn áp dụng "không thành kế", cho mở toang cổng thành. Quân Bắc Ngụy sợ có phục binh không dám vào thành.[16]