Trong tiểu thuyết Tam quốc diễn nghĩa của nhà văn La Quán Trung có ghi rằng ông “cao tám thước, mắt rồng, mày rậm, má bầu, mặt rộng, sống mũi diều hâu, lưng sói, tay vượn, bụng beo, cưỡi Bạch Long mã, uy phong lẫm liệt”.
Những chiến tích của Triệu Vân phải kể đến: Phá trận Bát Môn kim Tỏa trận của Tào Nhân, hai lần cứu A Đẩu (Lưu Thiện), một mình cưỡi Bạch Long mã phá vây hàng vạn quân Tào, chém gãy 2 lá cờ to, giết 50 danh tướng quân Tào, lấy được thanh gươm báu Thanh Công - thanh gươm báu mạ vàng của Tào Tháo, có thể chém gãy các loại binh khí.
Ông cũng truy kích Tào Tháo ở trận Xích Bích, đánh Tây Xuyên, Hán Trung, đánh tộc người Man do Mạnh Hoạch chỉ huy, tham gia Bắc phạt do Gia Cát Lượng chỉ huy.
Năm 191, liên minh đánh Đổng Trác tan rã, chia bè đánh lẫn nhau. Bộ tướng của Hàn Phức là Khúc Nghĩa phản lại Phức. Hàn Phức mang quân trừng trị Khúc Nghĩa, nhưng bị bại trận. Viên Thiệu thừa cơ sai sứ kết giao với Khúc Nghĩa. Khúc Nghĩa sau đầu hàng Viên Thiệu.
Viên Thiệu khi đó là Thái thú Bột Hải (thuộc Ký Châu) muốn đoạt toàn bộ Ký Châu của Châu mục Hàn Phức, nghe theo lời mưu sĩ Phùng Kỷ bèn viết thư mời Công Tôn Toản cùng đánh và chia đôi Ký Châu. Công Tôn Toản được thư, bèn nhân danh Đổng Trác mang quân tới Ký Châu đánh Hàn Phức.
Hàn Phức không chống nổi quân Công Tôn Toản, phải đóng cửa thành cố thủ. Viên Thiệu cũng tiến quân lại gần. Đoán được tâm lý lo lắng của Hàn Phức, Viên Thiệu lại sai cháu là Cao Cán và mưu sĩ Tuân Thầm đến dọa Hàn Phức, khuyên hãy nhường chức Châu mục Ký Châu cho Viên Thiệu vì vây cánh Viên Thiệu rất mạnh.
Hàn Phức nhút nhát sợ hãi tột cùng, đồng ý giao chức cho Viên Thiệu, bất chấp sự can ngăn của các thủ hạ. Viên Thiệu bèn lấy cả Ký Châu không chia cho Công Tôn Toản. Lúc này nhiều người đến quy phục Viên Thiệu, khiến Toản rất lo lắng.
Công Tôn Toản thấy Triệu Vân không đi theo Viên Thiệu mà lại đến chỗ mình, mới nói đùa rằng: "Nghe nói người ở quý châu đều đến với họ Viên, chỉ một mình ngươi đổi ý, tỉnh ngộ mà bỏ lối mê đấy ư?".
Triệu Vân đáp rằng thiên hạ đang loạn lạc, người tốt kẻ xấu khó phân biệt, dân chúng thống khổ, ai cũng mong theo về với bậc chính nhân, thế nên mới đến chỗ Toản. Triệu Vân theo Công Tôn Toản chinh chiến, trong đó có những trận đụng độ với Viên Thiệu.
Trong tiểu thuyết Tam quốc diễn nghĩa, nhà văn La Quán Trung đã hư cấu ra câu chuyện nhân vật Triệu Vân giúp Công Tôn Toản đánh thắng Viên Thiệu, đâm chết nhân vật Khúc Nghĩa.
Trong khi đó sử sách ghi rằng Khúc Nghĩa giúp Viên Thiệu đánh thắng Công Tôn Toản ở trận Giới Kiều, sau cậy có công mà kiêu ngạo nên bị Thiệu giết.
Sau này Triệu Vân đi theo Lưu Bị, khi Lưu Bị mất, ông tiếp tục phục vụ Lưu Thiện. Năm 223, Triệu Vân được Lưu Thiện phong làm Trung hộ quân, Chinh nam tướng quân, sau đó thăng lên Trấn đông tướng quân.
Năm 229, Triệu Vân bị bệnh mất ở Hán Trung, quân sĩ nước Thục vô cùng nuối tiếc. Đến năm 260, Lưu Thiện mới truy phong cho các tướng đã quá cố, thì 4 vị Quan Vũ, Trương Phi, Mã Siêu và Hoàng Trung đều được truy tặng tước hầu, chỉ có Triệu Vân không ở trong số đó.
Đại tướng quân Khương Duy và một số tướng lĩnh tỏ ra bất bình với Lưu Thiện về việc này, đề nghị phải truy phong cho ông. Sang năm 261, Lưu Thiện mới truy phong ông làm Thuận Bình hầu.
