根據《三國誌》記載：華佗早年曾在徐州地區漫遊求學，通曉幾種經書。
沛國相陳珪推薦他為孝廉，太尉黃琬徵召他任職，他都不就任。
華佗又精通醫方藥物，他治病時，配製湯藥不過用幾味藥，心裡掌握著藥物的份量、比例，用不著再稱量，把藥煮熱，就讓病人服飲，同時告訴服藥的禁忌或注意事項，等到華佗一離開，病人也就好了。
華佗只願作一個平凡的民間醫生，以自己的醫術來解除病人的痛苦，可見其淡於功名利祿。他樂於接近群眾，早年時足跡就遍及河南、江蘇、山東、安徽等地。
在華佗多年的醫療實踐中，非常善於區分不同病情和臟腑病位，對症施治。一日，有軍吏二人，俱身熱頭痛，症狀相同，但華佗的處方，卻大不一樣，一用發汗藥，一用瀉下藥，二人頗感奇怪，但服藥後均告痊癒。原來華佗診視後，已知一為表證，用發汗法可解；一為裡熱證，非瀉下難於為治。
華先生治府吏倪尋，頭痛身熱，則下之，以其外實也。治李延頭痛身熱，則汗之，以其內實也。
蓋得外實忌表、內實忌下之秘也。又按內實則濕火上衝，猶地氣之郁，正待四散也。外實則積垢中留，猶山閒之水，正待下行也。其患頭痛身熱同，而治法異者，雖得之仙秘，實本天地之道也。余屢試之，果屢見效。
又有督郵頓某，就醫後自覺病已痊癒，但華佗經切脈卻告誡說：「君疾雖愈，但元氣未復，當靜養以待完全康復，切忌房事，不然，將有性命之慮。」（其實督郵在當時是一個官職，並不是指的一個人的名字）
其時，頓妻聞知夫病已經痊癒，便從百里外趕來看望。當夜，頓某未能慎戒房事，三日後果病發身亡。
另一患者徐某，因病臥床，華佗前往探視，徐說：「自昨天請醫針刺胃管後，便咳嗽不止，心煩而不得安臥。
華佗診察後，說：「誤矣，針刺未及胃管，誤中肝臟，若日後飲食漸少，五日後恐不測。」後果如所言而亡。
某郡守患疑難症，百醫無效，其子來請華佗，陳述病情，苦求救治。華佗來到病人居室，問訊中言語輕慢，態度狂傲，索酬甚巨，卻不予治療而去，還留書謾罵。
郡守原已強忍再三，至此大怒，派人追殺，蹤跡全無。憤怒之下，吐黑血數升，沉痾頓愈。原來這是華佗使用的一種心理療法，利用喜、怒、優、思等情志活動調理機體，以愈其疾。
華佗曾經替廣陵太守陳登治病，當時陳登面色赤紅心情煩躁，有下屬說華佗在這個地方，後來他就命人去請華佗，為他診治。
華佗先請他準備了十幾個臉盆，然後為他診治結果陳登吐出了幾十盆的紅頭的蟲子，為他開了藥，說陳登是吃魚得的這個病，告訴他這個病三年後還會復發，到時候再向他要這種藥，這個病就可以根治了。
並且臨走告訴了他（華佗家）的地址，那年陳登36歲，結果陳登果然三年後舊病復發，並派人依照地址尋找，可是華佗的藥童告訴陳登的使者說華佗上山採藥還沒回來也不知道他什麼時候能回來，結果陳登39歲時就是因為這個病去世的。
其實華佗的醫術是很好的，只是那個廣陵太守運氣不好，沒能等到他採藥回來，這是華佗醫治的所有病人的唯一的一個例外。（依據見《三國誌·陳登傳》）。
在周泰受重傷時，華佗醫好他，所以後來有人向曹操推薦華佗時就說：「江東醫周泰者乎？」
華佗本是士人，一身書生風骨。數度婉拒為官的薦舉，寧願手捏金箍鈴，在疾苦的民間奔走。行醫客旅中，起死回生無數。
他看病不受症狀表象所惑，他用藥精簡，深諳身心交互為用。他並不濫用藥物。他重視預防保健，「治人於未病」，觀察自然生態，教人調息生命和諧。但對於病入膏肓的患者，則不加針藥，坦然相告。
華佗對民間治療經驗十分重視，常吸取後加以提煉，以治療一些常見病。
當時黃疸病流傳較廣，他花了三年時間對茵陳蒿的藥效作了反覆試驗，決定用春三月的茵陳蒿嫩葉施治，救治了許多病人。
民間因此而流傳一首歌謠：「三月茵陳四月蒿，傳於後世切記牢，三月茵陳能治病，五月六月當柴燒」。
華佗還以溫湯熱敷，治療蠍子螫痛，用青苔煉膏，治療馬蜂螫後的腫痛；用蒜畝大酢治蟲病；用紫蘇治食魚蟹中毒；用白前治咳嗽；用黃精補虛勞。如此等等，既簡便易行，又收效神速。
府中官吏倪尋、李延同時來就診，都是頭痛發燒，病痛的症狀正相同。華佗卻說：「倪尋應該把病邪瀉下來，李延應當發汗驅病。」
有人對這兩種不同療法提出疑問。華佗回答說：「倪尋是外實症，李延是內實症，所以治療他們也應當用不同的方法。」說完，馬上分別給兩人服藥，等第二天一早兩人一同病好起來了。
華佗的絕技，大都像這些。然而他本是讀書人，卻以醫術為業，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。華佗說：「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。「
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，又下詔令郡縣征發遣送，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，便派人去查看；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。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（漢律：1.欺君之罪；2.不從征罪）。
荀彧向曹操求情說：「華佗的醫術確實高明，關係著人的生命，應該包涵寬容他。」
曹操說：「不用擔憂，天下就沒有這種無能鼠輩嗎？」終於把華佗在獄中拷問致死。
華佗臨死前，拿出一卷醫書給獄吏，說：「這書可以用來救活人。」獄吏害怕觸犯法律不敢接受，華佗只好忍痛，討取火來把書燒掉了。
華佗死了以後，曹操頭痛病沒有好。曹操說：「華佗能治好這種病。這小子有意留著我的病，不加根治，想用這辦法來使自己顯得重要。
可是我不殺掉這小子，他也終究不會替我斷掉這病根的。」等到後來他的愛子曹沖病危，曹操才感歎說：「我後悔殺了華佗，使這個兒子活活地死去了。」
華佗善於應用心理療法治病，有一郡守得了重病，華佗去看他。
郡守讓華佗為他診治，華佗對郡守的兒子說：」你父親的病和一般的病不同，有淤血在他的腹中，應激怒他讓他把淤血吐出來，這樣就能治好他的病，不然就沒命了。
你能把你父親平時所做過的錯事都告訴我嗎？我傳信斥責他。」
郡守的兒子說：」如果能治好父親的病，有什麼不能說的？」於是，他把父親長期以來所做不合常理的事情，全都告訴了華佗。華佗寫了一封痛斥郡守的信留下，郡守看信後，大怒，派捕吏捉拿華佗，沒捉到，郡守盛怒之下，吐出一升多黑血，他的病就好了。