随着古代文明和文化的发展，经过战国秦汉数次对古史传说的综合整理而逐步形成。战国时期形成“五帝”说，后出现“三皇”一词，如楚辞就有西皇、东皇、上皇等。当时又有天皇、地皇、泰皇之名，称为“三皇”。

在《周礼·春官·外史》《吕氏春秋·用众》与《庄子·天运》中，始有指人主的“三皇五帝”。到汉代才形成几种置在五帝前的“三皇”说。①燧人、伏羲、神农，见《尚书大传》。《礼含文嘉》《春秋命历序》亦同，而以燧人居中。②伏羲、女娲、神农，见《春秋运斗枢》。③伏羲、祝融、神农，见《礼号谥记》。《孝经钩命决》引《礼》同此，但以祝融居末。④伏羲、神农、共工，见《通鉴外纪》。⑤伏羲、神农、黄帝。西汉末的《世经》所排古史系统，在黄帝和颛顼之间加有少昊金天氏，使战国时说的“五帝”中多了一帝。于是有人把原五帝之首的黄帝升为三皇，与伏羲、神农并列。

首先是《礼稽命征》持此说，张衡上汉顺帝书及其后的皇甫谧《帝王世纪》亦从之。汉代仍有以天皇、地皇、人皇为三皇说，见西汉末纬书《春秋命历序》《始学篇》等。道教经典中的三皇分初、中、后三组：“初三皇”还具人形；“中三皇”则具人面，蛇身或龙身，一说以中地皇为有巢氏、中人皇为燧人氏；“后三皇”中的“后天皇”人首蛇身（即伏羲），“后地皇”人首蛇身（即女娲），“后人皇”牛首人身（即神农）。汉代画像石和帛画即多此形象。