曹操自称是汉初相国曹参后裔。但现代学者通过分子人类学的技术和方法证明曹操后裔的Y染色体单倍群是O2-F1462，而曹参后裔的Y染色体单倍群为O3-002611，因此曹操不太可能是曹参后裔。另有研究者从历史学的角度认为曹参家族在西汉开国后就举家搬到关中，后来徙至封地平阳，而最早说明曹操是曹参后裔的《曹腾碑》缺失家族迁徙的部分，因此曹操并非曹参直系后裔，属于攀附。

袁绍谋士陈琳所作《为袁绍檄豫州文》中称曹操之父曹嵩为“乞匄携养”，即曹腾从路边捡来收养的孩子。现代学者通过分析元宝坑一号墓墓主（可能是曹操的叔祖曹鼎）的牙齿，发现其与曹操后裔的Y染色体单倍群类型吻合，从而认定这是个谣言，曹嵩是曹腾从本宗过继的儿子。

《曹瞒传》及郭颁《世语》称曹操的父亲曹嵩本姓夏侯，曹操与夏侯惇是从兄弟。有学者认为这出自政敌对曹操的人身攻击，没有任何证据。还有学者指出20世纪70年代在安徽省亳州市曹操宗族墓葬中出土了一批字砖，其中一块刻有“夏侯右”字样，年代为东汉建宁三年（170），由此证明夏侯氏与曹氏很早就存在着密切关系，也增加了《曹瞒传》及《世语》记载的可靠性。