吴鞠通沿用了《内经》《难经》三焦之名，参照三焦的生理功能和病理变化，借用的是《灵枢·营卫生会》《难经·三十一难》的三焦分部概念（即上焦病为手太阴肺和手厥阴心包的病证，中焦病为足太阴脾和足阳明胃的病证，下焦病为足厥阴肝和足少阴肾的病证）。又参考了刘完素、罗天益、喻昌等人三焦分证的学说，对温病的整个发展过程，概括为上焦病、中焦病、下焦病三个阶段和由上及下的传变规律，以作为温病的病机、传变、辨证、治疗的依据。
吴氏的三焦分证以脏腑为根据，明确了温病各个病理阶段的病变部位，这是他论述温病比较突出的特点。吴氏云：“温病自口鼻而入，鼻气通于肺，口气通于胃，肺病逆传，则为心包。上焦病不治，则传中焦，胃与脾也；中焦病不治，则传下焦，肝与肾也；始上焦，终下焦。”
一.上焦证治
症见：脉不缓不紧而动数，或两寸独大，尺肤热，头痛，微恶风寒，身热自汗，口渴，或不渴而咳，午后热甚。
初起恶风寒者，桂枝汤主之；但热不恶寒而渴者，辛凉平剂银翘散主之。
风温但咳，身不甚热，微渴者，辛凉轻剂桑菊饮主之；脉浮洪，舌黄，渴甚，大汗面赤，恶热者，辛凉重剂白虎汤主之。
湿温见头痛，恶寒，身重疼痛，舌白不渴，胸闷，午后身热等症，宜用三仁汤宣泄。
秋燥伤及太阴气分者，宜桑杏汤主之；燥伤肺胃阴分，或热或咳者，宜沙参麦冬汤主之。
二.中焦证治
症见：面目俱赤，语声重浊，呼吸俱粗，大便闭，小便涩，舌苔老黄，甚则黑有芒刺，但恶热不恶寒，日哺益甚者，传至中焦，阳明温病也。
脉浮洪躁甚者，白虎汤主之；脉沉数有力，甚则脉体小而实者，大承气汤主之；若肢厥，神昏，不大便，或胸腹满坚，甚则拒按，亦大承气汤主之；诸证悉俱而微，脉不浮者，小承气汤微和之；纯利稀水无粪者，为热结旁流，调胃承气汤主之。
阴虚之人患阳明温病，无上焦证，数日不大便，不可用承气，宜用增液汤。阳明温病，下后汗出，当复其真阴，用益胃汤；阳明湿温，气壅为哕者，宜新制橘皮竹茹汤主之；湿郁三焦，脘闷，便溏，身痛，舌白，宜加减正气散主之。
吴氏善于变化承气汤，治疗各种中焦温病，如：正虚不能运药的新加黄龙汤；喘促不宁、肺气不降的宣白承气汤；小便赤痛且烦渴的导赤承气汤；邪闭心包，饮不解渴的牛黄承气汤；无水舟停不下的增液承气汤。
三.下焦证治
症见：邪在阳明久羁，或已下，或未下，身热面赤，口干舌燥，甚则齿黑唇裂，脉沉实者，仍可下之；脉虚大，手足心热甚于手足背者，加减复脉汤主之。
吴氏认为，中焦温病久羁不已，会进一步耗及下焦之阴，而为下焦之病，故以加减复脉汤为主。
若下后大便溏，脉数者，与一甲复脉汤；真阴欲竭，壮火复炽，心中烦，不得卧者，黄连阿胶汤主之；夜热早凉，热退无汗，热自阴来者，青蒿鳖甲汤主之；热邪深入下焦，脉沉数，舌干齿黑，手指但觉蠕动，急防痉厥，二甲复脉汤主之。
湿温久羁，三焦弥漫，神昏窍阻，少腹硬满，便结者，宜治以宣清导浊汤。
秋燥伤及肝肾之阴，昼凉夜热，甚则痉厥者，三甲复脉汤、定风珠等主之。
吴氏又阐述三焦诸病的治疗法则，其曰：“治上焦如羽，非轻不举；治中焦如衡，非平不安；治下焦如权，非重不沉。”“非轻不举”是指治上焦肺卫之病，宜清轻宣透，如银翘、桑菊之类。“非平不安”是指治中焦应权衡湿热孰轻孰重，实则阳明，以热为重，虚则太阴，以湿为主。“非重不沉”是指治下焦病多用填补与潜镇两法，肾阴耗劫，法当填补，如复脉汤之类；肝风内动，法宜潜镇，如大小定风珠即是。
再者，吴氏论述三焦传变，不是刻板一律的，而是以证为准。不拘泥于由上而下，依次相传，亦有不传者，亦有两焦俱病者，也有三焦俱病者，故三焦传变，有常有变。吴氏以三焦为纲，以诸病为目，对11种温病（吴氏在《温病条辨》中载述了11种外感病：风温、温热、温疫、温毒、冬温、暑温、伏暑、湿温、寒湿、温疟、秋燥）作了详尽的阐发，其中论三焦并不排斥仲景的六经辨证说和叶天士的卫气营血辨证说。
吴氏所论的三焦病机与叶桂所总结的卫气营血病机有着密切的联系。上焦病机，和叶氏的“温邪上受，首先犯肺，逆传心包”诸证相合，中焦与气分诸证、下焦与营血诸证相类。同时，吴氏在辨识证候时，常常采用叶氏的提法，如“邪在气分”、“热搏血分”等等。可见，吴氏的三焦辨证，是在叶氏卫气营血辨证的基础上发展而成。以三焦辨证为纲，以六经和卫气营血辨证为纬，这样弥补了六经和卫气营血辨证的不足，一纵一横有相得益彰之妙，使温热病的辨证学说更加完整、系统、全面。
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