劍技
沖田在九歲時至多摩流浪到江戶從而認識近藤勇，便進入近藤門下，成爲天然理心流弟子。習劍短短三年的總司便在十二歲擊敗了白河藩劍術指導。加入新選組之後，十九歲時頗具資質的他在劍術上的造詣就已經超越了師傅近藤從而成爲天然理心流第一高手。年僅二十歲就成爲了新選組一番隊長兼新選組劍術指導的職務。
沖田最有名的招術是他那獨有的平刺式三段變招“平青眼”。此招式相傳神速無敵，令人避無可避。對於沖田的劍技，作家司馬遼太郎曾有以下描述：“沖田常以平青眼起勢，這是一種頗有難度的劍法，刀尖略微下垂，微向右傾。由此姿勢往下一按，接下敵人的刀，旋即以電光火石之速朝上揮刀，斬下。年輕人的劍技是如此出神入化，讓人覺得敵人幾乎是被吸引到他的刀下來挨斬的。”試衛館所授的天然理心流劍法重視實戰，因此即使新選組的高級幹部們幾乎個個都有着百人斬的實力，卻仍然被鄙視爲農民劍法。難得沖田的劍法在實效之外，還能產生如此華麗的演出效果，真不愧天才的盛名。
但是與很多新選組隊員的嗜殺形成鮮明對比，也和他所使的劍南轅北轍地，沖田劍術雖高卻性情溫和，天真爛漫。平時他總是言談幽默、笑容滿面的與人交往，也常和屯所附近的小孩子們玩，即使是臨敵之時也能談笑自如，從容冷靜。但一交戰便能立刻全力以赴，將敵人斬殺。因此司馬遼太郎要執筆寫作以新選組爲題材的作品時，還請教了小時候曾和沖田一起玩的老婆婆(那時爲1960年前後，由於明治維新是1868年前後開始，因此可知歲數相當高)。
有關沖田的劍術，也有來自新選組內部以外的聲音。文久2年(1862年)新選組結成前,小島鹿之助在“小島日記”中記述道：“以這個人的劍術，晚年必成臻完善境地之人”;對於新撰組處批判態度的西村兼文在“壬生浪士始末記”中道：“他是近藤關愛有加的部下，同時也是隊中第一流的劍客。”而且，和新選組敵對的阿部十郎也在“史談會速記錄”說：“沖田總司，他啊，身爲近藤(門中)的一弟子，還挺不錯的。”、“沖田總司、大石鍬次郎這些年輕人，不過是稍具才能，劍術之類倒使得不錯。”、“大石鍬次郎、沖田總司、井上這些人，不分是非對錯，不計後果地斬殺人。”等等，能特別看見站在敵對立場的劍客筆鋒所帶的挑釁感。另外，千葉彌一郎(新徵組隊士)，沖田姐夫林太郎的同僚)說道：“在我們看來，他充其量是目錄(低段位)左右的實力。”這是對其唯一否定的見解。對新撰組持批評態度的西村兼文，對衝田總司評價道：“近藤珍藏的部下，局中第一等的劍客。在日本紀錄片《新撰組青春錄》中，雖然隊士阿部十郎在自傳裏曾提到永倉新八在劍術上比沖田更勝一籌，但專家又舉出永倉新八在《新撰組顛末記》中的記錄：“土方歲三、井上源三郎、藤堂平助、山南敬助拿竹劍(和沖田比試的話)簡直是被當孩子一般來耍，大家都說這傢伙要是動真格起來恐怕連師傅近藤勇都要敗在其劍下。”可見沖田無疑是新撰組的最強者。沖田總司在當時已經貴爲幕府第一武士。被譽爲“幕末天劍”。
刀
沖田總司不光劍術著名，他的佩刀也同樣著名。
加州清光
史料實際確認，沖田確曾使用過的刀是加州清光(又譯加賀清光)。其中在子母澤寬整理的在池田屋事件中修刀的筆記裏，就詳細記載着“沖田総司 加州金沢住長兵衛藤原清光 元寸二尺四寸アマリカ 帽子折レ”，其刀在池田屋事變中鋩子斷折，此後數年內，沖田所用刀難以考證。
大和守安定
《日本刀私談》之《最上大業物篇》和《刀與劍道》之《幕末維新與劍客近藤勇》中都提到“沖田總司佩刀大和守安定二尺二寸”，但無實際使用這把刀的記載。另外在淺田次郎的小說《壬生義士傳》中也提到過大和守安定這把名刀。至於大和守安定是不是沖田總司的刀，難以證實，還有觀點稱大和守安定並沒有存在過。
另有在《新選組血風錄》中記載沖田總司使用過名刀相洲無銘(或稱相州秋廣)，但暫時無準確資料證實。
菊紋山城守藤原國清
沖田總司其他的刀極有可能是擁有菊紋和“一”字刀銘的刀(打刀)“菊紋山城守藤原國清”。(因爲國清的特徽是將刀銘刻在內側，所以經常被誤認爲是太刀。)又或者，也有人推是則宗以外的人打造的紋有“菊間一”的幾把刀之中的一把。無論是哪種，和其他隊士一樣在京中交換過幾次刀的可能性也很高。
另外，傳說中沖田所擁有的太刀——菊一文字則宗，刃長78.48cm。鋒刃極長，刀身細且薄，刀柄上刻有16瓣菊花，16瓣菊花是日本皇室的象徵。該刀是後鳥羽院時期備前國名刀工一文字則宗所作，同時也是一文字派的代表作品，號稱一文字派的第一名刀，因爲刀身近柄處銘刻皇室菊紋章，被賜名爲“菊一文字”。刀銘：“菊一文字則宗”。而在後來司馬遼太郎的著作《新選組血風錄》中，描寫了菊一文字則宗爲沖田總司愛刀一說。但是則宗打造的刀在當時是及其貴重的刀，且幕末劍士步戰多用打刀，菊一文字則宗是太刀且刀刃窄、刀身薄，不適合實戰，並不是當時所流行的款式。無論是以經濟觀點或實戰必要性的觀點來看，沖田持有此刀的可能性都是微乎其微。因此這樣的說法就不被採用。
