江戸、白河藩屋敷（東京都港区）で生まれる。父の勝次郎は4歳のときに死去し、母とも死別したとされる。9歳頃に、江戸市谷に天然理心流の道場を開く近藤周三の内弟子となり、試衛館にて後に新選組結成の中核となる近藤勇、土方歳三らと同門になる。若くして天然理心流塾頭を務める。沖田は無類の天才剣士であったと言われるが、江戸の頃の教え方はかなり荒っぽいものであったらしい。後年になると穏やかな教え方へと変化した。
1863年の浪士組結成に参加して上洛、分裂後は近藤らに従い残留し、新選組を結成する。沖田の一番隊は常に重要な任務をこなし、剣豪ひしめく新選組の中でも一、二を争う程多くの人を斬ったと言われ、この時期では9月の芹沢鴨暗殺、内山彦次郎暗殺など手がけた。
64年6月の池田屋事件で、討幕派数人を切り伏せ活躍したものの、直後に肺結核により喀血して倒れる（諸説あり）とされていたが、その後の新選組史において依然として活躍していることから、この日に肺結核が発症したとは考えにくい。
病が進行して第一線で活躍することがなくなるのは1867年以降で、鳥羽伏見の戦いは参戦できず大坂に護送される。鳥羽伏見の敗戦後、隊士と共に海路江戸へ戻り、甲陽鎮撫隊に参加する（諸説あり）も中途での落伍を余儀なくされる。以後は幕臣の松本良順により千駄ヶ谷の植木屋に匿われたとされ、1868年に死去、享年27。
慶応元年2月、総長の山南敬助が脱走した事件では、追っ手として差し向けられ近江草津で捕らえる。山南は沖田の介錯で切腹した。沖田は山南を兄のように慕っていたとされるが、故郷への手紙では山南の死に関して軽く触れるに留められている。
沖田が人を斬ったことを記す初めての記録は文久3年3月24日の夜。清河八郎の呼びかけに集まった浪士組の一番隊の殿内義雄だった。
近藤勇斬首から2ヶ月後、近藤勇の死も知らずに亡くなった。 辞世の句は「動かねば闇にへだつや花と水」とされる。墓所は、東京都港区元麻布三、専称寺ほか。
佐久間象山の息子三浦啓之助がある隊士にからかわれた。後日、土方と沖田が碁を打っている側で三浦がからかった隊士を背後から斬りつけると、沖田は腹を立て「この馬鹿野郎」と叫び三浦の襟首を引っつかんで頭を畳に押し付け引きずり回し、三浦は鼻の皮を真っ赤にすりむいたという話が伝わっている。
死の際には、植木屋の庭に現れる黒猫を斬ろうとして幾度となく失敗し、己の衰えを痛感した沖田は「ああ、斬れない。婆さん（付添いの老婆）、俺は斬れないよ」と嘆いていたという（ただし、この話は子母沢寛による創作であると言われる）。
死の間際まで「（近藤）先生はどうされたのでしょうね、お便りは来ませんか？」と、師を気遣う言葉を幾度となく口にしたとも伝えられている。近藤の死に関して周囲の者は固く口止めされていたため、沖田は近藤の死を知らずに逝ったわけである。これに先立って、甲陽鎮撫隊が出陣する際に近藤が沖田を見舞うと、普段は明るい沖田がこのときだけは声を上げて泣いたという。
一般に近藤、土方、沖田の三人が非常に親しく、特に土方と沖田は兄弟のような関係であったと思われているが、これも司馬遼太郎、子母澤寛の創作によるところが多い。土方と沖田が特別親しかったことを示す資料自体は存在しないが、沖田が土方の手紙の執筆代理をした記録が残っている。小説や文献には腕を組んで歩いていたとか、土方の遊楽にはよく連添われたとかいう伝説や記述も見受けられるが、実際には沖田と土方は特別親密であったわけではないらしい。腕を組んでいたというのも誇張で、実際には屯所の周りを数人で散歩していた隊士のなかにたまたま土方と沖田が混ざっていた程度のことらしく、仕事以外では二人で行動を共にすることは少なかったようで、二人の仲は悪くはないが特別良くもなく、肉親のように固い絆で結ばれているようなことは無かったようである。 しかし、師である近藤勇とは師弟関係の絆が相当強かったようで、試衛館時代から父親のように慕っていたと伝わっている。新選組結成以降も近藤には最も忠義を尽くし、自分の死の間際にまで近藤の安否を心配し続けていたのである。
剣技
沖田の剣技で有名なのが「三段突き」である。左八相の構えから踏み込みの足音が一度しか鳴らないのに、その間に3発の突きを繰り出すという目にも止まらぬ速さなのだが、相手は一突きもらったと思った瞬間、既に三度突かれていたということである（その後会得した者が居ない為、真相は不明）。しかしそのような剣とは裏腹に、当の本人はいつも冗談を言っては笑っていた陽気な人物であったようだ。屯所界隈の子供達ともよく遊んであげていたようで、作家の司馬遼太郎は新撰組を題材とした作品を執筆する際、幼い頃に沖田に遊んでもらったという老婆を取材している（取材が1960年前後とすると、明治維新が1868年なので、かなり高齢ではあるものの実際の沖田総司を目にした人々が生きていたのである）。
沖田の剣については、新選組内部以外からの声もある。小島鹿之助は新選組結成前（文久2年（1862年）7月）に「この人剣術は、晩年必ず名人に至るべき人なり」（『小島日記』）と述べているし、新選組に批判的な西村兼文は「近藤秘蔵の部下にして、隊中第一等の剣客なり」（『壬生浪士始末記』）と言い、さらに新選組と敵対した阿部十郎は「沖田総司、是がマァ、近藤の一弟子でなかなか能くつかいました」「沖田総司、大石鍬次郎という若者は、ただ腕が利くだけで、剣術などはよくつかいました」「大石鍬次郎、沖田総司、井上、是らは無闇に人を斬殺致しますので」（『史談会速記録』）など、殊に敵に回した場合に筆頭の脅威となる剣客であったことが伺える。ちなみに千葉弥一郎（新徴組隊士で、沖田の義兄と同僚）の言葉に「われわれからみたらやっと目録（低い段位）くらいの腕前」と、唯一の否定的見解が見られる。
沖田の刀
小説などにおいて、沖田総司の所有する刀として「菊一文字則宗」の名が挙げられる。これは子母澤寛などの伝記により「沖田の刀は“菊一文字細身のつくり”」とされていたことから司馬遼太郎が著作『新撰組血風録』の中で創作した物語が広まったものである。しかし則宗作の刀は、日本刀が常用されていた当時でさえ非常に貴重な古刀であり、経済的にも実戦で多用する必要性からも沖田が所有した可能性はほとんど無いと推察され、研究者の間で取り上げられることはまず無い。現在では沖田が所有した実際の刀は、一般に「加州清光」とされている。あるいは、則宗以外にも幾つか存在した“菊に一”の紋を打った細身の刀の1つではないかとする説もある。いずれにせよ他の隊士と同様、在京中に何度か刀を交換した可能性も高い。
美少年
作家司馬遼太郎の作品以降、沖田は小説・ドラマなど創作世界においては頻繁に美少年として描かれてきた。沖田の容貌に関して、現在残っている沖田の肖像画は、昭和4年に沖田家の人を元に書かれたものであり、八木家の者や新選組に関わった人物の証言では、「美少年であった」とは書き残してはおらず、容姿に関する記述としては、「ヒラメ顔で色黒」、「肩の張り上がった」、「猫背」と書かれたものが残っている。（『竜馬におまかせ!』『月明星稀 - さよなら新選組』ではこの説に近い設定となっている。）この記述から浮かび上がる人物像として、美少年説に疑義を唱える指摘もある。沖田が美少年であるというイメージは、司馬遼太郎の小説『燃えよ剣』をはじめ、その流れをくんだ『幕末純情伝』（美少女として描かれている）など多数の作品での、沖田に関する描写などによる誤解であると思われる。
沖田の肖像については、1977年出版の「激録新撰組」（原康史著 東京スポーツ新聞社刊）表紙に沖田と称する写真が掲載されていた。同書には新選組隊士と称する若い武士の写真が多数収録されており、件の写真も沖田と同年代と見られる武士姿ではあるが、研究者には疑問視する向きも多い。
沖田総司の恋
創作の世界で沖田は、司馬遼太郎の小説以降、一般に純情な青年として描かれることが多かった。町医者の娘とプラトニックな恋愛をするなどの描き方がほとんどで、実際に沖田の周囲では近藤や土方などのように花柳界の女性の影は見えない。ただ、壬生光縁寺には過去帳に「沖田氏縁者」と書かれた女性の記録があり、これが沖田の恋人ではないかとも言われている。研究者によるとこの女性は石井秩という未亡人で、連れ子（娘）が1人居たという。沖田はこの女性との間に1女をもうけたという話もあるが、決め手に欠けるとも言われる。なお、新選組にはもう一人「沖田承之進」（慶応元年4月、土方らが江戸で募集した隊士の1人）という沖田姓の隊士が居り、過去帳の「沖田氏」は承之進の方では無いか、との説もある。
発病時期
沖田総司といえば、創作作品において必ずといって良いほど池田屋での戦闘中に激しく喀血し、倒れこむ。しかし現在は上述のとおり、研究者の間ではこの説は取られていない。同事件で沖田が喀血したと明記するのは『新選組始末記』（子母澤寛）のみで、沖田は事後の長州残党狩り（明保野亭事件参照）にも参加しているし、翌月の禁門の変にも近藤・土方・武田・永倉と共に出動していた記録（『甲子戦争記』西村兼文）があり、喀血するほど労咳が進行していたら、無理を強いて出動させるとは思えないのがその理由である。
一方、慶応2年（1866年）頃、幕府典医松本良順が新選組を集団検診した際に「肺結核の者が1名居た」と記しており、これが沖田総司ではないかとする説もある。慶応3年（1867年）には明らかに周囲が認識し得るほど発病していた模様で、2月頃罹病したとする『両雄実録』（小島鹿之助）、不動堂村へ屯所を移転した9月頃に大病を患ったとする『壬生浪士始末記』（西村兼文）、さらに10月13日付で小島鹿之助が近藤へ送った書簡にも沖田の異常を気遣う文面が見られる。以上から、沖田が戦闘に耐えがたいほど重篤な状態に陥ったのは、慶応3年秋～冬頃であったと思われる。
なお、『新選組始末記』をはじめとする池田屋喀血・昏倒シーンの元となったのは永倉新八の『新選組顛末記』と考えられるが、こちらには吐血・喀血の文字こそ見られないものの沖田が昏倒したことが記されており、初夏の蒸し暑い異常な高温下での激しい戦闘によって一時的に軽度の熱中症を起こした等、少なくとも近藤や永倉など周囲の者には肺のほうの異常は感じさせない状態であったと考えられている
1863年の浪士組結成に参加して上洛、分裂後は近藤らに従い残留し、新選組を結成する。沖田の一番隊は常に重要な任務をこなし、剣豪ひしめく新選組の中でも一、二を争う程多くの人を斬ったと言われ、この時期では9月の芹沢鴨暗殺、内山彦次郎暗殺など手がけた。
64年6月の池田屋事件で、討幕派数人を切り伏せ活躍したものの、直後に肺結核により喀血して倒れる（諸説あり）とされていたが、その後の新選組史において依然として活躍していることから、この日に肺結核が発症したとは考えにくい。
病が進行して第一線で活躍することがなくなるのは1867年以降で、鳥羽伏見の戦いは参戦できず大坂に護送される。鳥羽伏見の敗戦後、隊士と共に海路江戸へ戻り、甲陽鎮撫隊に参加する（諸説あり）も中途での落伍を余儀なくされる。以後は幕臣の松本良順により千駄ヶ谷の植木屋に匿われたとされ、1868年に死去、享年27。
慶応元年2月、総長の山南敬助が脱走した事件では、追っ手として差し向けられ近江草津で捕らえる。山南は沖田の介錯で切腹した。沖田は山南を兄のように慕っていたとされるが、故郷への手紙では山南の死に関して軽く触れるに留められている。
沖田が人を斬ったことを記す初めての記録は文久3年3月24日の夜。清河八郎の呼びかけに集まった浪士組の一番隊の殿内義雄だった。
近藤勇斬首から2ヶ月後、近藤勇の死も知らずに亡くなった。 辞世の句は「動かねば闇にへだつや花と水」とされる。墓所は、東京都港区元麻布三、専称寺ほか。
佐久間象山の息子三浦啓之助がある隊士にからかわれた。後日、土方と沖田が碁を打っている側で三浦がからかった隊士を背後から斬りつけると、沖田は腹を立て「この馬鹿野郎」と叫び三浦の襟首を引っつかんで頭を畳に押し付け引きずり回し、三浦は鼻の皮を真っ赤にすりむいたという話が伝わっている。
死の際には、植木屋の庭に現れる黒猫を斬ろうとして幾度となく失敗し、己の衰えを痛感した沖田は「ああ、斬れない。婆さん（付添いの老婆）、俺は斬れないよ」と嘆いていたという（ただし、この話は子母沢寛による創作であると言われる）。
死の間際まで「（近藤）先生はどうされたのでしょうね、お便りは来ませんか？」と、師を気遣う言葉を幾度となく口にしたとも伝えられている。近藤の死に関して周囲の者は固く口止めされていたため、沖田は近藤の死を知らずに逝ったわけである。これに先立って、甲陽鎮撫隊が出陣する際に近藤が沖田を見舞うと、普段は明るい沖田がこのときだけは声を上げて泣いたという。
一般に近藤、土方、沖田の三人が非常に親しく、特に土方と沖田は兄弟のような関係であったと思われているが、これも司馬遼太郎、子母澤寛の創作によるところが多い。土方と沖田が特別親しかったことを示す資料自体は存在しないが、沖田が土方の手紙の執筆代理をした記録が残っている。小説や文献には腕を組んで歩いていたとか、土方の遊楽にはよく連添われたとかいう伝説や記述も見受けられるが、実際には沖田と土方は特別親密であったわけではないらしい。腕を組んでいたというのも誇張で、実際には屯所の周りを数人で散歩していた隊士のなかにたまたま土方と沖田が混ざっていた程度のことらしく、仕事以外では二人で行動を共にすることは少なかったようで、二人の仲は悪くはないが特別良くもなく、肉親のように固い絆で結ばれているようなことは無かったようである。 しかし、師である近藤勇とは師弟関係の絆が相当強かったようで、試衛館時代から父親のように慕っていたと伝わっている。新選組結成以降も近藤には最も忠義を尽くし、自分の死の間際にまで近藤の安否を心配し続けていたのである。
剣技
沖田の剣技で有名なのが「三段突き」である。左八相の構えから踏み込みの足音が一度しか鳴らないのに、その間に3発の突きを繰り出すという目にも止まらぬ速さなのだが、相手は一突きもらったと思った瞬間、既に三度突かれていたということである（その後会得した者が居ない為、真相は不明）。しかしそのような剣とは裏腹に、当の本人はいつも冗談を言っては笑っていた陽気な人物であったようだ。屯所界隈の子供達ともよく遊んであげていたようで、作家の司馬遼太郎は新撰組を題材とした作品を執筆する際、幼い頃に沖田に遊んでもらったという老婆を取材している（取材が1960年前後とすると、明治維新が1868年なので、かなり高齢ではあるものの実際の沖田総司を目にした人々が生きていたのである）。
沖田の剣については、新選組内部以外からの声もある。小島鹿之助は新選組結成前（文久2年（1862年）7月）に「この人剣術は、晩年必ず名人に至るべき人なり」（『小島日記』）と述べているし、新選組に批判的な西村兼文は「近藤秘蔵の部下にして、隊中第一等の剣客なり」（『壬生浪士始末記』）と言い、さらに新選組と敵対した阿部十郎は「沖田総司、是がマァ、近藤の一弟子でなかなか能くつかいました」「沖田総司、大石鍬次郎という若者は、ただ腕が利くだけで、剣術などはよくつかいました」「大石鍬次郎、沖田総司、井上、是らは無闇に人を斬殺致しますので」（『史談会速記録』）など、殊に敵に回した場合に筆頭の脅威となる剣客であったことが伺える。ちなみに千葉弥一郎（新徴組隊士で、沖田の義兄と同僚）の言葉に「われわれからみたらやっと目録（低い段位）くらいの腕前」と、唯一の否定的見解が見られる。
沖田の刀
小説などにおいて、沖田総司の所有する刀として「菊一文字則宗」の名が挙げられる。これは子母澤寛などの伝記により「沖田の刀は“菊一文字細身のつくり”」とされていたことから司馬遼太郎が著作『新撰組血風録』の中で創作した物語が広まったものである。しかし則宗作の刀は、日本刀が常用されていた当時でさえ非常に貴重な古刀であり、経済的にも実戦で多用する必要性からも沖田が所有した可能性はほとんど無いと推察され、研究者の間で取り上げられることはまず無い。現在では沖田が所有した実際の刀は、一般に「加州清光」とされている。あるいは、則宗以外にも幾つか存在した“菊に一”の紋を打った細身の刀の1つではないかとする説もある。いずれにせよ他の隊士と同様、在京中に何度か刀を交換した可能性も高い。
美少年
作家司馬遼太郎の作品以降、沖田は小説・ドラマなど創作世界においては頻繁に美少年として描かれてきた。沖田の容貌に関して、現在残っている沖田の肖像画は、昭和4年に沖田家の人を元に書かれたものであり、八木家の者や新選組に関わった人物の証言では、「美少年であった」とは書き残してはおらず、容姿に関する記述としては、「ヒラメ顔で色黒」、「肩の張り上がった」、「猫背」と書かれたものが残っている。（『竜馬におまかせ!』『月明星稀 - さよなら新選組』ではこの説に近い設定となっている。）この記述から浮かび上がる人物像として、美少年説に疑義を唱える指摘もある。沖田が美少年であるというイメージは、司馬遼太郎の小説『燃えよ剣』をはじめ、その流れをくんだ『幕末純情伝』（美少女として描かれている）など多数の作品での、沖田に関する描写などによる誤解であると思われる。
沖田の肖像については、1977年出版の「激録新撰組」（原康史著 東京スポーツ新聞社刊）表紙に沖田と称する写真が掲載されていた。同書には新選組隊士と称する若い武士の写真が多数収録されており、件の写真も沖田と同年代と見られる武士姿ではあるが、研究者には疑問視する向きも多い。
沖田総司の恋
創作の世界で沖田は、司馬遼太郎の小説以降、一般に純情な青年として描かれることが多かった。町医者の娘とプラトニックな恋愛をするなどの描き方がほとんどで、実際に沖田の周囲では近藤や土方などのように花柳界の女性の影は見えない。ただ、壬生光縁寺には過去帳に「沖田氏縁者」と書かれた女性の記録があり、これが沖田の恋人ではないかとも言われている。研究者によるとこの女性は石井秩という未亡人で、連れ子（娘）が1人居たという。沖田はこの女性との間に1女をもうけたという話もあるが、決め手に欠けるとも言われる。なお、新選組にはもう一人「沖田承之進」（慶応元年4月、土方らが江戸で募集した隊士の1人）という沖田姓の隊士が居り、過去帳の「沖田氏」は承之進の方では無いか、との説もある。
発病時期
沖田総司といえば、創作作品において必ずといって良いほど池田屋での戦闘中に激しく喀血し、倒れこむ。しかし現在は上述のとおり、研究者の間ではこの説は取られていない。同事件で沖田が喀血したと明記するのは『新選組始末記』（子母澤寛）のみで、沖田は事後の長州残党狩り（明保野亭事件参照）にも参加しているし、翌月の禁門の変にも近藤・土方・武田・永倉と共に出動していた記録（『甲子戦争記』西村兼文）があり、喀血するほど労咳が進行していたら、無理を強いて出動させるとは思えないのがその理由である。
一方、慶応2年（1866年）頃、幕府典医松本良順が新選組を集団検診した際に「肺結核の者が1名居た」と記しており、これが沖田総司ではないかとする説もある。慶応3年（1867年）には明らかに周囲が認識し得るほど発病していた模様で、2月頃罹病したとする『両雄実録』（小島鹿之助）、不動堂村へ屯所を移転した9月頃に大病を患ったとする『壬生浪士始末記』（西村兼文）、さらに10月13日付で小島鹿之助が近藤へ送った書簡にも沖田の異常を気遣う文面が見られる。以上から、沖田が戦闘に耐えがたいほど重篤な状態に陥ったのは、慶応3年秋～冬頃であったと思われる。
なお、『新選組始末記』をはじめとする池田屋喀血・昏倒シーンの元となったのは永倉新八の『新選組顛末記』と考えられるが、こちらには吐血・喀血の文字こそ見られないものの沖田が昏倒したことが記されており、初夏の蒸し暑い異常な高温下での激しい戦闘によって一時的に軽度の熱中症を起こした等、少なくとも近藤や永倉など周囲の者には肺のほうの異常は感じさせない状態であったと考えられている
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