漢末三國是中國歷史上一個政局動盪、戰爭頻仍的時期， 在羣雄逐鹿過程中， 各種謀略、計策和陰謀詭計應時而生， “空城計”也理所當然地被用於戰場。得益於《三國志》等史籍的傳述和《三國演義》等小說的敷演， 這一時期的“空城計”， 比之於其他計謀， 比之於其他歷史時期的“空城計”， 具知曉率高、描寫者衆、真假混雜、衆說不一的特點。其中， 傳誦最廣的是《三國演義》中蜀漢第一次北伐馬謖失街亭後丞相諸葛亮於西城“彈琴退司馬懿”的“空城計”故事。但是， 這個精彩的故事有歷史的影子而非歷史事實。
最著名的“空城計”發生在建安二十四年 (219年) 春趙雲、曹操漢水之濱遭遇戰中。當時， 曹操留守漢中的主將夏侯淵戰死， 曹操親帥大軍趕到漢中， 與劉備形成對峙局面。一個偶然情況下的一出“空城計”， 決定了戰場格局乃至天下形勢。
《三國志·蜀書·趙雲傳》裴松之注引《趙雲別傳》載：
夏侯淵敗， 曹公爭漢中地， 運米北山下， 數千萬囊。黃忠以爲可取， (趙) 雲兵隨忠取米。忠過期不還， 雲將數十騎輕行出圍， 迎視忠等。值曹公揚兵大進， 云爲公前鋒所擊， 方戰， 其大衆至， 勢逼， 遂前突其陣， 且鬥且卻。公軍敗， 已複合， 雲陷敵， 還趣圍。……公軍追至圍， ……而云入營， 更大開門， 偃旗息鼓。公軍疑雲有伏兵， 引去。雲雷鼓震天， 惟以戎弩於後射公軍， 公軍驚駭， 自相蹂踐， 墮漢水中死者甚多。
這出“空城計”， 思慮嚴密， 有條不紊， 趙雲完全靠自己的勇敢、智慧， 靠製造假相而戰勝強敵。突遇敵兵前鋒——頑強作戰;大軍逼迫——衝鋒陷陣以不示弱， 卻且戰且退;退入軍營——大開營門， 偃旗息鼓， 達到“虛者虛之， 疑中生疑”以迷惑敵人的“空城計”效果;敵人撤退——戰鼓震天， 弓箭射後， 而不是追趕以暴露虛弱。自謂比別人“但多智耳”的曹操， 自始至終都未識破趙雲勢單力薄、虛張聲勢的真相。戰後， 劉備稱趙雲“一身都是膽”， 軍中稱趙雲爲虎威將軍。
趙雲、曹操漢水遭遇戰， 是古代著名的“空城計”戰例， 戰略意義重大。它提早結束了曹劉在漢中的軍事對峙， 一定意義上加快了劉備稱王稱帝的步伐。曹操這年三月兵臨漢中， 並未與劉備發生大的軍事對壘， 而在與趙雲作戰失利後不久， 就因部屬“亡者日多”而於五月引軍還長安。劉備再無北顧之憂， 於是在這年七月稱漢中王， 次年稱帝， 三國鼎立的局面實際形成。
吳孫權稱王之初大將朱桓爲抵禦曹魏的進攻而施展“空城計”， 也具有重大戰略意義。
黃武元年 (222年) ， 裨將軍、濡須督朱桓駐守濡須塢 (今安徽無爲縣東北濡須水畔) ， 這裏是順濡須水進入長江的必經之地。魏大司馬曹仁爲攻取這塊戰略要地， 採取聲東擊西策略， 聲稱將東攻羨溪 (今安徽無爲縣東北， 濡須塢東) ， 而身帥步騎數萬向濡須。朱桓既已分重兵赴羨溪， 卻得知曹仁大軍距濡須只有七十里地， 急忙遣使追赴羨溪之兵， 但兵未還而曹軍已至。這時， 朱桓所部兵士只剩五千人， 諸將皆有懼心。朱桓臨危不懼， 一方面安撫將士， 一方面部署作戰。他說:“凡兩軍交對， 勝負在將， 不在衆寡。……今人 (指曹仁) 既非智勇， 加其士卒甚怯， 又千里步涉， 人馬罷困， 桓與諸軍， 共據高城， 南臨大江， 北背山陵， 以逸待勞， 爲主制客， 此百戰百勝之勢也。”朱桓遂將計就計， 令軍士偃旗息鼓， 外示虛弱， 以麻痹曹仁， 引誘其貿進。曹仁果然上當， 沒有集中兵力攻城， 而是分成三隊， 其一由其子曹泰攻濡須塢， 其二由將軍常雕督將乘油船襲朱桓部曲妻子所在地中洲， 自己帥萬人留守橐皋 (今安徽巢縣西北柘皋) 。朱桓率主力擊退曹泰， 又遣將攻取油船， 獲得了斬殺常雕、生擒曹將王雙、曹兵死者千餘的戰果。這場戰鬥， 挫傷了曹軍的信心， 從一定意義上鞏固了孫吳基業， 朱桓因之進封嘉興侯， 遷奮武將軍。
魏黃初七年 (226年) 八月， 魏將文聘於江夏石陽城 (今湖北黃陂縣西) 拒孫權之戰， 也是一場名副其實的“空城計”戰例。
《三國志·魏書·文聘傳》裴松之注引魏魚豢《魏略》載：
(文聘守石陽) 孫權嘗自將數萬衆卒至。時大雨， 城柵崩壞， 人民散在田野， 未及補治。聘聞權到， 不知所施， 乃思惟莫若潛默可以疑之。乃敕城中人使不得見， 又自臥舍中不起。權果疑之， 語其部黨曰:“北方以此人忠臣也， 故委之以此郡， 今我至而不動， 此不有密圖， 必當有外救。”遂不敢攻而去。
這裏的記載與文聘本傳和《三國志·魏書·明帝紀》有出入， 但僅就此記載而言， 確屬一出出色的“空城計”。文聘不惟示孫權以“空城”， 而且竟“自臥舍中不起”。由於文聘“有威恩”， 曹操嘗稱其爲“真忠臣”， 使孫權認爲他斷不至於如此“不負責任”， 反生疑而退去。在文聘本傳中， 還有孫權撤退時文聘“追擊破之”的記載。文聘堅守石陽的結果改變了戰場態勢， 使孫權圖江夏的計劃破產。
與上列三起“空城計”相比， 嘉禾五年 (236年) 吳將陸遜活用“空城計”的戰例， 卻蒙上了“不義戰”的陰影。
當時， 孫權遣上大將軍陸遜與大將軍諸葛瑾率兵自夏口溯漢水進攻襄陽 (今屬湖北) ， 陸遜給孫權報告軍事部署的親信在返回時被曹兵擒獲， 諸葛瑾十分惶恐， 認爲自己的虛實已被敵人掌握， 應儘快撤退。但陸遜卻鎮靜自若， 他對諸葛瑾說:“且當自定以安之， 施設變術， 然後出耳。今便示退， 賊當謂吾怖， 仍來相蹙， 必敗之勢也。”陸遜於是與諸葛瑾定計，令瑾督帥舟船水師， 自己帶領全部人馬， 做出繼續進攻襄陽的樣子。曹兵歷來懼怕陸遜， 看到吳軍攻勢不減， 急忙返回城中。此時， 陸遜率軍以勝利後者的姿態慢慢上船， 徐徐返回。返回途中， 爲了證明非怯弱而退軍， 還託言行獵， 襲擊了安陸、石陽一帶 (今湖北應城東) 的城鎮和街市， 斬殺、俘虜士兵和平民千餘人。這次戰場對峙， 陸遜在前期示強藏弱、以弱勝強、化被動爲主動的謀略， 可謂對“空城計”戰術的活用， 值得稱道。但他隨後擴大事端， “潛遣諸將， 奄襲小縣， 致令市人駭奔， 自相傷害”。這種殃及無辜的行爲爲智者所不爲， 因而也受到爲《三國志》作注的裴松之的嚴厲譴責。
除以上四例外， 在第一次北伐馬謖失街亭後， 蜀漢確實採用過“空城計”戰術， 不過， 主人公乃裨將軍王平而非丞相諸葛亮。王平是主將馬謖的先鋒， “謖舍水上山， 舉措煩擾”， 王平反覆規勸， 馬謖總不採納， 終於“大敗於街亭”。兵敗如山倒， 在此嚴峻形勢下， “惟平所領千人， 鳴鼓自持， 魏將張郃疑其伏兵， 不往逼也。於是平徐徐收合諸營遺迸， 率將士而還。”當時， 張郃的兵力達十多萬人， 王平以區區千人， 臨危不懼， 藏弱示強， 迷惑敵人， 既保全自己， 又收拾殘局的壯舉， 是對“空城計”心理戰術的絕妙運用。
