《三國志》華佗傳記載了華佗的死因：後太祖親理，得病篤重，使佗專視。佗曰：「此近難濟，恆事攻治，可延歲月。」佗久遠家思歸，因曰：「當得家書，方欲暫還耳。」到家，辭以妻病，數乞期不反。太祖累書呼，又敕郡縣發遣，佗恃能厭食事，猶不上道。太祖大怒，使人往檢；若妻信病，賜小豆四十斛，寬假限日；若其虛詐，便收送之。於是傳付許獄，考驗首服。荀彧請曰：「佗術實工，人命所縣，宜含宥之。」太祖曰：「不憂，天下當無此鼠輩耶？」遂考竟佗。 由此可見，三國演義中的描寫是接近歷史真實的，華佗的確是被曹操下獄所殺，但三國演義進行了加工，把本來逾期未歸引起曹操震怒的原因，改成了華佗要為曹操動腦部手術，引起了曹操的疑忌。這樣寫，更加突出了華佗的藝術神妙。 至於華佗能否動手術，華佗傳中記載的很明確，華佗發明了一種“麻沸散”，使人飲用後無痛感，可以開刀動手術。但能否對腦部進行手術，手術使用何種儀器，並未明文記載。考慮到當時手工技術比較落後，很難打造出精密的儀器，我個人認為即使華佗有這個能力，也會受限於工具無法完成手術。

華佗想要以治療曹操頭風病為要挾，得到想要的利益，曹操震怒下令逮捕下獄致死。

華佗以醫術為業，心中常感懊悔，中國封建社會中醫生屬於“方技”，被視為“賤業”。後來曹操親自處理國事，得病（頭風）沉重，讓華佗專門為他治療。

華佗認為這病在短期之內很難治好，即便是長期治療也只能延長壽命。華佗因為離開家太久想回去，於是說：“收到一封家書，暫時回去一趟。”華佗怎麼死的也正是因為這次回家。

到家之後，就說妻子病了，多次請求延長假期而不返。之後曹操三番五次寫信讓華佗回來，又下詔令郡縣徵發遣送，華佗自持有才能，厭惡為人役使以求食，仍然不上路。

曹操很生氣，便派人去檢視。如果他妻子真的病了，便賜小豆四千升，放寬假期期限，如果欺騙，就逮捕押送，華佗怎麼死的結果可想而知。

結果華佗撒謊，於是用傳車把華佗遞解交付許昌監獄，經審訊驗實，華佗供認服罪。荀彧向曹操求情，曹操說：“不用擔憂，天下就沒有這種無能鼠輩。”，終於把華佗在獄中拷問致死。