在研究三皇五帝之前，需要诸位先明白一点。以黄帝为例，由于秦朝焚书坑儒，导致了汉朝以来先秦文献的严重缺失，尤对三皇五帝时代产生误解，司马迁便将黄帝当作一个具体的人来看待：“黄帝者，少典之子，姓公孙，名曰轩辕。生而神灵，弱而能言，幼而徇齐，长而敦敏，成而聪明”。实则不然。
《竹书纪年》《史记》《帝王世纪》《路史》等文献将三皇五帝当作具体的人看待，是错误的，而且有明显的矛盾。以《史记》为例，黄帝寿命上百岁、执政百年（三皇五帝的其他人也是），而考古发掘所获成千上万人骨资料无一例能达百岁，周秦汉唐宋元明清更无一个帝王活到百岁，显然不现实；帝尧和帝舜既是岳父与女婿的关系，同时还分别是黄帝的四世孙与八世孙；商纣王既是周文王的仇敌，又是周文王的十四世孙；再如共工，女娲因他撞倒不周山而补天，颛顼和帝喾都曾攻打他，尧舜把他歼灭杀死，到了禹时却又“诈尸”并发动战争……唐宋以来欧阳修等学界大家对其疑问颇深，尤其近代“古史辩”运动开始后，众人关注起《山海经》《春秋命历序》《易纬稽览图》等的文献的尘封千年的正确的说法，即三皇五帝并非具体的人，而是一个族团的名称，并是此族团的首领的世袭名称，由于三皇五帝先后“称霸”中原，而又成为了一个时代的代名词。
莫尔根《古代社会·易洛魁联盟》：“在联盟开始创立之时，同时设立了五十名永久的世袭酋长及其世袭名号，且规定永久属于他们所分派的氏族之中。自当时以迄今日，世袭酋长之职，除两名仅补充过一次之外，其余者则代代相承，一代过去，则下一代承袭。各世袭酋长的名号，亦即是在职中的各酋长之个人的名号，继承者亦承袭前任者的名号……当世袭酋长就职之时，即取去其私人的名称，而易以联盟所授予之世袭酋长的名号。自此以后，便以这一新的名号而见知于人”。
三皇五帝与原始印第安人的规制相近。仍以黄帝为例，汉代纬书《春秋命历序》载：“黄帝传十世，千五百二十年”。这十世首领，都叫黄帝。所谓“黄帝”，与皇帝、达赖、班禅一样，无论世袭多少世，他们都可以叫黄帝。同时，“黄帝”还是其所在部落或族团的名称；再以颛顼为例，《山海经》载：“有季禺之国，颛顼之子”，一个具体的人怎能生出一个国家？所以事实就是，有一群人像细胞分裂般从颛顼族团“分家”出去，另立门户，名叫“季禺之国”。所谓公元2026年即黄帝纪元4723年，经过论述，无疑是非常片面的。
《易纬稽览图》：“黄帝一千五百二十年，少昊四百年，颛顼五百年，帝喾三百五十年，尧一百年，舜五十年，禹四百三十一年，殷四百九十六年，周八百六十七年，秦五十年”。其将黄帝、少昊、颛顼、帝喾、尧、舜与禹、殷、周、秦同等看待，很明显是把五帝作为一个朝代看待，即一个时代的代名词。关于三皇五帝并非具体的人而是族团与首领称号并作为一个时代的代名词这点，21世纪以来在学界已逐渐默认为共识，但在民间尚未普及，特此声明。
明白了这一点，才能继续推算三皇五帝的年代，进一步对应考古文化遗存和Y染色体基因。需要注意，三皇五帝可笼统归为八个大族团，这八大族团的本质基本如同“春秋五霸”“战国七雄”，并立在中原大地上，时而崛起、时而衰落、相互兼并；举一个例子，炎帝族团衰落，此时黄帝族团继炎帝崛起，取代炎帝原本的“霸主”地位，结束五帝时代中的炎帝时代、开启黄帝时代，而炎帝族团并没有直接灭亡。
史传文献对三皇五帝的世数和在位时间极不统一。由于《竹书纪年》《史记》《帝王世纪》《路史》等文献错误地将三皇五帝当作具体的人看待，失去了参考价值；本人主要采取了《易纬稽览图》《春秋命历序》的较为合理的说法。
《易经·系辞下》：“古者包牺氏之王天下也…………作结绳而为罔罟，以佃以渔，盖取诸离。包牺氏没，神农氏作。斫木为耜，揉木为耒，耒耨之利，以教天下，盖取诸益”。“包牺氏没，神农氏作”，伏羲与神农实现了“无缝衔接”；史书中历来对燧人氏的记载少之又少，因此燧人氏只是因发明击燧取火的伟大功劳而列于“三皇”，历史上并没有专属于他的时代。
由记载可见，伏羲代表渔猎时代，神农代表农耕时代。公元前10900年，一颗小行星撞击于格棱兰岛海华沙（Hiawatha）冰川，全球平均气温骤降8℃，至公元前9580年气温开始回升，前后持续约1300年；这就是著名的“新仙女木事件”，它使在全球范围内的人掀起了农业革命，采集经济迈向种植经济，也是渔猎时代与农耕时代的分水岭。此后直至公元前8000年，以湖南道县玉蟾岩遗址、江西万年县仙人洞遗址、浙江浦江县上山遗址为代表的南方人群形成了稻作农业系统，以北京东胡林遗址、河北徐水南庄头遗址、河北阳原于家沟遗址为代表的北方人群形成了粟作农业系统。
《通鉴外纪·包牺氏》：“自伏羲至无怀一千二百六十年，或云五万七千七百八十二年。女娲至无怀十五君，袭包牺氏之号，一千一百五十年，或云一万七千七百八十七年，一云一万六千八十年”。伏羲、女娲至无怀氏共十六代首领都世袭“包牺氏”的称号、同属于伏羲族团不同时期的首领；所谓上万年，道出了渔猎时代的久远。
《易纬稽览图》：“神农五百四十年，黄帝一千五百二十年，少昊四百年，颛顼五百年，帝喾三百五十年，尧一百年，舜五十年”。
《周礼·祭法·疏·正义》引《春秋命历序》：“炎帝号曰大庭氏，传八世，合五百二十岁。黄帝一曰帝轩辕，传十世，二千五百二十岁。次曰帝宣，曰少昊，一曰金天氏，则穷桑氏，传八世，五百岁。次曰颛顼，则高阳氏，传二十世，三百五十岁。次曰帝喾，即高辛氏，传十世，四百岁”。
《纬书集成》引《春秋命历序》：“黄帝传十世，千五百二十年。颛顼传九世，三百五十年。帝喾传十世，四百年…………帝喾传十世乃至尧，后稷为尧官，则姜嫄，帝喾后世妃”。
在史书中，三皇五帝有“号”，其中颛顼号高阳氏、帝喾号高辛氏、帝尧号陶唐氏、帝舜号有虞氏，每个“氏”就是一个部族，这四个族团的首领分别只由一个部族世袭。而伏羲有伏羲氏、女娲氏至无怀氏16个氏族；除三皇之一的神农氏担任过炎帝外，大庭氏、魁隗氏也担任过炎帝；首任黄帝由有熊氏担任，后来黄帝轩辕氏才取代最后一代炎帝，帝鸿氏、缙云氏也担任过黄帝。
史书将黄帝与颛顼之间插有一个少昊氏；据《史记》等记载，少昊族团晚于黄帝，一说从属于黄帝，另说是蚩尤战败后黄帝在山东地区扶持的首领；黄帝统治中原，少昊统治山东。《国语·楚语下》：“少昊之衰也，九黎乱德…………颛顼受之”，注：“少昊氏殁，颛项氏作，受，承服也”。《帝王世纪》：“颛顼生十年而佐少昊，十二年而冠，二十面登帝位”。可见，黄帝和少昊有几百年时间并行发展，后来颛顼族团同时继承了黄帝和少昊的地位。
《春秋命历序》称“帝喾传十世乃至尧”，由于帝尧是帝喾之子（或后代），所以尧的世数和在位时间并入了帝喾。
综上所述，笔者采用了伏羲16世1260年、炎帝8世520年、黄帝10世1520年、少昊8世500年、颛顼9世350年、帝喾（包括尧）10世400年、舜1世50年，这也大致符合《古本竹书纪年》“黄帝至禹为世三十”的说法（这里的“世”含义有所不同，只有政绩卓越、列入祀典的首领才算作一世）。“夏商周断代工程”将夏始年定在约公元前2070年，为方便计算可约为公元前2100年，如此便大致确定了三皇五帝的年代框架：
伏羲 BC6200～BC4940
炎帝 BC4940～BC4420
黄帝 BC4420～BC2900
（少昊） BC3400～BC2900
颛顼 BC2900～BC2550
帝喾（包括尧） BC2550～BC2150
舜 BC2150～BC2100
（再次强调，这是三皇五帝所在族团兴盛的时间，并非形成和灭亡时间，且不确定性较大）
Y染色体亚当出现后，10万年前产生的CT-M168，6万年前在阿拉伯半岛产生了F-M89（黄白色人种）、C-M130（棕色人种）；5万年前F-M89在两河流域产生K-M9。4万年前其下游的K2a-M2335产生NO-M214（黄色人种），兵分南北两路：北路于3.7万年前产生N-M231袭卷东北亚，后有分支南下进入中国华北；南路经伊朗、巴基斯坦于3.7万年前到达中南半岛产生O-F175。
O-F175下游分化为两大支：3.3万年前产生了O-F265，3万年前产生了O-M122。2.7万年前，O-M122进入中国西南部的滇黔一带，产生了O-M324，是中国现代著名史学家徐旭生《中国古史传说时代》所提出的“三大集团”、蒙文通《古史甄微》所提出的“三大民族”共同的祖先。对于距今约1万年前中国的局面，徐旭生的学生苏秉琦在其师三大集团之说的基础上，发展出六大区系之说：北方区系（以红山文化为代表，主体是N系），东方区系（即东夷集团，主体是002611），中原区系（即华夏集团，主体是O-M134），南方区系、东南区系（百越氏族，主体是O-M119），西南区系（即苗蛮集团，主体是O-M7；还有百濮氏族，主体是O-M95）。
O-M324在约2万年前向O-L127.1和O-P201两大方向分化。1.7万年前，O-P201的一支取道四川盆地北上陕甘宁时产生了O-M134，即华夏集团、河洛民族；1.5万年前，O-P201下游O-M188产生了O-M7，沿湖南北进至长江中游的江汉平原，即苗蛮集团、江汉民族。1.3万年前，O-L127.1产生了O-IMS-JST002611，南下东南亚后又踏着末次盛冰期裸露的大陆桥北上到达冀鲁苏皖，即东夷集团、海岱民族。三皇五帝时代的三大集团（三大民族）都出自O-M324，这也就解释了他们之间的关系剪不断、理还乱的原因。以蚩尤为例，他是华夏集团中炎帝的后裔，自身则是东夷集团九黎氏的首领，他的后代则流落到南方、成为苗蛮集团的成员以及现代苗族的祖先之一。
O-F265下游主支O-F75，在约3至2万年前向O-M268和O-M119两大方向分化。O-M268于1.2万年前产生了O-M95，为长江中上游的百濮氏族，下游的O-F1803为新石器时代六大超级祖先之一。O-M119为百越氏族，其下游的O-M307为新石器时代六大超级祖先之一，《汉书·地理志》注引臣瓒：“自交趾至会稽七八千里，百越杂处，各有种姓”，从江浙、湖广到越南北部的沿海一带，都是百越之地。