吴三桂的的先祖本是徽州人，再迁居至高邮。大约在他祖父时，迁居山海关外的前屯卫中后所（今辽宁绥中），有学者推测是经营马匹贸易。[47] [49] 万历三十六年（1608年）或万历四十年（1612年），吴三桂生于中后所（关于吴三桂籍贯及生年的争议，参见人物争议目录）。[1] [2]
吴三桂出身辽西将门世家，自幼习武，善于骑射。[3] 吴三桂的生母不详，吴襄奉旨调进北京，娶了祖大寿的妹妹为续弦。祖大寿是世居辽西的望族，吴襄成为祖大寿的妹夫，吴三桂成了祖大寿的外甥。祖、吴两家的联姻，使吴襄、吴三桂父子找到了坚强的靠山，也使祖氏家族的势力更加壮大。吴三桂在父亲吴襄和舅舅祖大寿等的教诲和影响下，既学文，又学武，不到二十岁就考中武举，从此跟随父亲吴襄和舅舅祖大寿，开始他的军旅生涯。
吴襄携带吴三桂随征，不离祖大寿左右，如己巳之变期间崇祯帝传召袁崇焕与祖大寿时，祖大寿就只带了吴三桂一人随同进京。[45] 崇祯三年（1630年）五月，吴三桂随舅舅祖大寿和父亲吴襄收复滦州、永平、遵化、迁安四城，在遵永大捷中立功，七月授守备。[40] [48] 崇祯五年（1632年）二月，在邮马山之战中立功，升游击。五月，被辽东巡抚方一藻咨补为游击管辽东兴水堡备御事。六月，为平息山东登州（今山东省蓬莱市）参将孔有德等发动的吴桥兵变，吴襄随副将祖大弼出征山东，最后孔有德从登州乘船渡海，投奔后金，而吴襄恢复了总兵职务。吴三桂也在这次平叛中立功，于崇祯六年（1633年）正月加副总兵管事。四月，调任管辽东骑兵左翼右营游击事。十二月，以收复登州之功，加都督佥事衔。崇祯七年（1634年）九月，中后所叙功，加署都督同知。[48]
崇祯八年（1635年）二月，吴三桂在关宁总监高起潜的推荐下，调任管辽东骑兵前锋右营游击事[48] ，其后擢为前锋右营参将。崇祯十一年（1638年）九月，任前锋右营副将，相当于副总兵。崇祯十二年（1639年）七月，蓟辽总督洪承畴委任他署总兵职衔，管辽东总兵事务。[48] 十月二十九日，经过崇祯帝圣旨批准，吴三桂正式获授总兵团练辽东宁远中左、中右、前屯、中后兵马事务（简称“宁远团练总兵”）。[48] 吴三桂