在《三國演義》中，陳壽也記錄了曹沖的聰明才智：
邵聰茶琪靈，出生五六歲，智慧觸手可及，若智**。也正是因為如此，曹操才如此疼愛這個孩子。 曹操為了教導他，讓曹沖當時拜司馬懿為師。 司馬懿雖然承認曹沖的聰明，但他甚至認為他的聰明只是暫時的，遲早會因此而丟性命。
而一切都如司馬懿所想，作為曹操最寵愛的兒子，曹沖不久就去世了。
曹操經常在府裡和兒子們說話，問他們一些問題，有時候曹丕作為長子不一定能回答，但曹沖卻能流利地回答。 這讓曹操更加喜出望外，他覺得自己有了接班人。
讓曹沖真正出名的，是他的大象的故事。 當時，曹沖不過乙個七八歲的孩子，江東的孫權為了查明曹操的真相，派人去祭一頭大象。 曹操還是第一次見到這樣的龐然大物，對孫權也很滿意。
突然，曹操心血來潮，問眾人是怎麼知道大象的重量的。 討論了很多，有人說，如果把它們分成幾塊，只要得到每塊的重量，加起來就是一頭大象的重量。
曹操對此並不滿意，他想在不殺死大象的情況下得到大象的重量。 這個要求讓在場的所有人都撓了撓耳朵和臉頰。
這時，乙個孩子的聲音傳了出來：“爸爸，我兒子有個可以權衡的計畫。 ”
原來是7歲的曹沖走了出來，大家只以為是小孩子的話。 曹操一直都知道曹沖很聰明，但他不認為乙個黃嘴小子能對此做出任何反應。 但讓曹沖試一試吧。
得到父親的同意後，曹沖吩咐僕人把大象放在一艘大船上，這樣船體就放下了，這樣他就有了船體和水面來做記號。 然後大象被趕下了船。
曹沖於是下令將石頭放在船上，就這樣，船漸漸沉了下去，達到了之前留下的印記。 眾人看到這一幕，如果還是看不懂，那他們真的可以說再見，回到家鄉了。 曹操對曹沖的態度也讓人大吃一驚。
隨著曹沖的長大，曹操讓司馬懿教曹沖。
司馬懿也極力教導曹沖，相處久了，他更是驚嘆於這個年幼孩子的智慧，但也正是因為如此，他越來越覺得曹沖活不了多久了。
作為三國的最終贏家，司馬懿甚至隱忍道理，正常情況下，他不會輕易顯露才華。 但現在看到曹沖總是在不經意間表現出超越年齡的智慧，我不禁感嘆他的愚蠢。
隨著曹操權力的增長，繼承人的問題不可避免地浮出水面。 雖然按照當時的習俗，應該指定長子為繼承人，但畢竟要看曹操的最終決定。
而曹沖處處表現出睿智和仁慈，這讓曹操多次當眾稱讚，也讓曹操的其他兒子們厭惡，這也為曹沖的英年早逝埋下了伏筆。
赤壁之戰後，曹操回到了許昌。 當時，為了防止刺客，他進入許昌時，就來到明秀棧道偷偷摸摸陳蒼，表面上聲稱是從南門進去的，實則是從西門悄悄進入的。
曹操進入許昌後，發現曹沖在這裡等候，而曹丕等兄弟大臣則在南門等候了三天。
後來，曹操召集兒子們商量如何逮捕刺客，曹丕等人說要關城門，挨家挨戶搜查，曹沖卻說城門要開。 曹操聽了這話，就誇讚曹沖：“這個兒子小我。 ”
而這件事，又讓兄弟倆對曹沖不滿，不久後，曹沖就病死了。 雖然史書沒有解釋曹沖的死因，但不難判斷，應該是曹丕等人的秘密工作。
曹沖確實是個神童，如果他不是出身於皇室，讓他長大，說不定會在歷史上留下濃墨重彩的一筆。