三桂很聪颖，据三桂的教生陈邦选说：三桂小时，“聪明自然超群”。《明清史料》丙编第1本，“陈邦选致明宁远总兵书”。他学习很用心，也颇刻苦，骑射进步很快。还有舅父祖大寿对他很关心，不时地加以指教。他经常出入军营，很喜欢军队的战斗生活，一心想将来长大了当一名军官……
从山海关，经中后，至宁远以东，抵锦州，北面一望丘陵、山岭，绵延不尽，林木繁茂，多飞禽走兽，虎、豹、野猪等猛兽，无时不出没林中深处。行猎是当地猎户的衣食之源，而对于达官贵人来说，却是一种消遣。三桂的父兄每于闲暇携家丁进山打猎，当他能独立骑马时，便跟随父兄左右，骑逐山林之中。稍大点，他就自带家丁，独闯山林，与禽兽周旋，每次都有收获，这养成了他“好田猎”的习惯。孙旭：《平吴录》。这种带有军事味道的生活，培养了他勇敢、不畏艰险、“沈鸷多谋”的思想性格。钮琇：《觚剩》。他掌握的骑射技能，后来都远远超过了他的哥哥、弟弟。他演习过各种兵器，最喜欢使大刀，练得很有功夫。从此，这柄大刀就成了他在未来的岁月中南征北战的制胜武器。现今保存在昆明市博物馆的一口长柄大刀，据说是三桂的遗物。
三桂十六七岁时，应试武功，得中武举。关于三桂中武举和从军的时间，还未见到具体记载。但他20岁时已升为游击，可以肯定，他中举和入伍必在20岁之前，而升为游击一职，也须一定时间和军功才有可能。故确定为十六七岁中举，与《庭闻录》，“自少为边将”似吻合无疑。国家设置武场，通过考试“技勇”，选拔将才。明末，按武场考试规定，一般以九箭射中目标为状元。谈迁：《国榷》，卷93，5665页。三桂以其少年应试，在强手如林的角逐中，获得武举人，颇为难得。这都得之于平时的严格训练。
他得中武举后，取得了在军中任职的资格，开始了军事生涯。《庭闻录》的作者刘健说他“自少为边将”，他的教生陈邦选也说“总爷（指三桂）少年悬印”，《明清史料》丙编第1本，“陈邦选致明宁远总兵书”。指的就是这个时候。三桂初任军职，就在舅父手下任中军官。孙旭：《平吴录》。据《庭闻录》，卷6：“三桂少时曾为毛文龙部将”。这是个低级军官，是三桂走向将帅的起点。他在舅父祖大寿的指挥下，参加了对后金的战争。很快，他崭露头角，日益显示出悍将的素质。
崇祯五年（1632年），他已是一个20岁的青年，却已升为游击将军。《明清史料》甲编第1本，9页。虽说这个职位还不算高，但已进入将军的行列，而父亲这时已升到总兵官这个高级军官的地位。
20岁这个年龄，是人生中最美好的时期。身体长成，思想敏锐，精力旺盛，浑身充满了青春的活力。20岁的吴三桂，比一般青年更引人注目：大耳垂，高鼻梁，脸色富有光泽，一双眼睛炯炯有神，“瞻视顾盼，尊严若神”《庭闻录》，卷1……他的身材不算高，看起来，也不那么魁伟，可是“臂力过人”，没有人能赶得上他的力气大！《平吴录》。难怪凡见过他的人都用“美丰姿”、“状貌奇伟”的话来赞美他，《觚剩》。大概并非虚语，亦非媚人之辞。不过，他的相貌也不是完美无缺，只要仔细察看，就会发现他的鼻子稍有缺欠：鼻梁右高左低，中间有一条黑纹如丝，像是受过刀伤的痕迹。他的鼻子的确受过刀伤。《庭闻录》，卷1。那是在几年前，他为救父亲，一往无前地闯入数万后金兵重围之中……
吴三桂17岁那年冬，正是崇祯二年（1629年，后金天聪三年）十月，皇太极发动了奇袭北京的战役。他亲率五六万大军，避开明朝构筑的宁（远）锦（州）防线，绕道内蒙古地区，从大安口、龙井关等处突入长城，直趋北京，给明朝以猝不及防的打击。不幸的是，崇祯误中皇太极的反间计，将袁崇焕逮捕入狱。祖大寿惊恐，携吴襄父子及辽兵一万五千人自北京仓皇撤军，急返宁远，以图自保。崇祯听从大学士孙承宗的建议，赶快派人安抚。使者疾驰至山海关才撵上祖大寿，当众宣谕朝廷慰劳之意，声明只逮治袁崇焕一人，与众将无涉。辽兵得到朝廷宽大，人心才安定下来。