根据可靠记载，到了三国时代，台湾明确称为夷洲。三国时的吴国立国于江南，领域包有会稽及东南滨海地带，和海外的关系极为密切，造船事业与海上交通的发达都超过了前代，所以孙吴政权对于海上经营颇为注意。据《三国志·吴志)孙权传记载，黄龙二年(230年)春正月，孙权派遣将军卫温、诸葛直，率领甲士万人，渡海去求夷洲及洲。由于洲绝远，没法到达，只到了夷洲，并俘数千人而还。此役是大陆王朝开始经略台湾的一件大事。又《三国志·吴志)全琮传记载，此役历时“经年”，士卒多染疾病，死者十有八九。由于上万甲士到达夷洲，而且停留将及一年，自然增加了吴人对夷洲的知识。
夷洲所以能确定为台湾，有赖于吴国丹阳太守沈莹所作《临海水士志》(见《太平御览》卷780所引)关于夷洲的记述。《临海水土志》记载说：“夷洲在临海东南，去郡二千里，土地无霜雪，草木不死，四面是山，众山夷所居。”吴国临海郡的地域，大约北起今浙江宁海、天台，南迄福建闽江入海口以北沿海一带，所谓夷洲“去郡二千里”，这与台湾的方位正相符合。至于夷洲的气候、地形、山夷等，也皆与台湾相同。《临海水土志》又记述夷洲物产及山夷居住、饮食、嫁娶、穿耳、凿齿、猎首等习俗，所述情形都可以在明清时人关于台湾的著述里找到对证。只是《临海水土志》说到山顶有越王射的之白石，在明清时代的台湾已无迹可寻，大概是由于时代久远不存了。又说到山夷处于石器时代，使用青石做成的箭头、刀斧等，这种情形在明清时代的台湾也不见了，这是由于台湾番族已脱离了石器时代。
沈莹于吴主孙皓在位期间(164—280年)撰成《临海水土志》，记载夷洲具体翔实，有如亲历目睹，学者们推测沈莹可能参与黄龙二年夷洲之役，至少也应是接触过夷洲之役归来将士。由于《临海水土志》所提供的记述，绝大多数学者都以为夷洲确是台湾，今日已成为定论。