Khi viết Tam quốc chí, Trần Thọ đã căn cứ vào nhiều sử liệu như Ngụy thư của Vương Thẩm (?-266), Ngụy lược của Ngư Hoạn, Ngô thư của Vi Chiêu[4]. Thục Hán không có chính sử, Trần Thọ phải tự thu thập tư liệu để viết[4]. Theo như Tấn thư ghi lại, thì Tam quốc chí ra đời được đánh giá rất cao, đương thời Hạ Hầu Trạm biên soạn cuốn Ngụy thư khi xem Tam quốc chí của Trần Thọ thấy không bằng được liền tự tiêu hủy tác phẩm của mình[1]. Lưu Hiệp, người thời Lương (Nam-Bắc triều) trong cuốn Văn tâm điêu long, mục Sử truyện chép rằng: "Duy Trần Thọ tam chí, văn chất biện hiệp, Tuân, Trương tỷ chi ư Thiên, Cố, phi vọng dự dã" (Tam quốc chí của Trần Thọ thấm nhuần chất văn, như Tuân, Trương so sánh với Thiên, Cố, chẳng phải khen quá lời)[5].

Tam quốc chí của Trần Thọ không chỉ khái quát tình hình chính trị, kinh tế, quân sự thời Tam quốc mà còn đề cập đến nhiều nhân vật xuất sắc trong các lĩnh vực văn học, nghệ thuật, kỹ thuật..., đồng thời ghi chép về một số dân tộc thiểu số và các nước láng giềng của Trung Quốc (như Nhật Bản, Triều Tiên).

Tính trung lập của Trần Thọ khi viết sử cũng có nhiều ý kiến phê bình khác nhau. Theo như Tấn thư chép lại, thì Trần Thọ từng nói với con của Đinh Nghi, Đinh Hạo - hai người có tiếng ở nước Ngụy - rằng: "Khả mịch thiên hộc mễ kiến dữ, đương vị tôn công tác giai truyện" (Nếu tìm cho ta được nghìn hộc lương, ta sẽ vì tôn phụ mà viết truyện cho hay)[1]. Kết quả bị từ chối, Trần Thọ cũng không viết truyện về hai người họ Đinh nữa.

Nhà nghiên cứu lịch sử Dịch Trung Thiên cho rằng Trần Thọ nghiêm cẩn trong truy xét, khoảng cách thời gian lại không dài (là người đương thời), nên tin tưởng được. Có điều, chính vì thái độ nghiêm cẩn đó, Trần Thọ đã lược bỏ khá nhiều tài liệu thời đó, nên Tam quốc chí tương đối giản lược. Thế mới có sự chú thích của Bùi Tùng Chi. Chi đã bổ sung một lượng lớn tài liệu, gồm những phần Trần Thọ đã lược bỏ hoặc không thấy, có phần phân tích thêm. Bùi Tùng Chi là người nghiêm túc, có thể tin tưởng vào những lời chú dẫn của ông. “Chí” của Trần Thọ và “Chú” của Bùi Tùng Chi là hai căn cứ của cái gọi là “chính thuyết”. Đương nhiên có thể tham khảo các sách sử khác, nhưng nếu có mâu thuẫn thì “vào trước là chủ” nên dựa vào “Trần chí, Bùi chú” là tốt nhất.[6]

Ngoài ra cũng có ý kiến cho rằng cha của Trần Thọ (có sách ghi là Trần Thức) do Thức bị Gia Cát Lượng xử tội chết vì bê trễ việc quân, nên trong quyển 35 Tam quốc chí Gia Cát Lượng truyện, Trần Thọ đánh giá Gia Cát Lượng là "không đủ tài mưu lược" trong quân sự, nhận xét này có ý hạ thấp Gia Cát Lượng, có thể là dùng việc công để báo thù riêng, dù Trần Thọ cũng có ca ngợi Gia Cát Lượng là "thực là người hiền tài đại độ trong điều hành chánh sự, có thể nói ví như Quản Trọng và Tiêu Hà cũng chẳng thể hơn". Ý kiến này được nhắc tới trong Tấn thư - Trần Thọ liệt truyện, cuốn chính sử biên soạn đầu thời nhà Đường.