田畴年少时喜好读书，善于击剑。初平元年(190年)，关东义兵兴起，董卓将汉献帝迁至长安。幽州牧刘虞叹息说：“贼臣叛乱，朝廷流亡失所，四海倾覆，谁也没有坚定的信念。我身为皇家宗室的遗老，自然不能与众人相同。现在我想请一使臣前去朝廷尽我作为忠臣的礼节，怎样才能得到不负使命的人士呢?”众人议论，都说：“田畴虽然年轻，但很多人称他是个奇人。”田畴这时才二十二岁。
初平二年(191年)，刘虞随即礼貌周全地请来田畴相见，对他十分满意，于是让他担任从事，为他置办车马。将要出发时，田畴说：“现在道路阻塞断绝，贼寇纵横，我如果自称官员奉命出使，将会被众人指名道姓，多有不便。我愿以个人身份前往，期望能够顺利到达。”刘虞听从了他的意见。田畴于是回到家里，自己挑选了家人和慕名而来愿作随从的勇壮少年共二十多人，骑马一同前往，刘虞亲自出来祭祀路神，为田畴送行。上路以后，田畴就前去居庸关，出了边塞，沿着阴山，直接奔赴朔方郡，顺着小路走去，终于到了长安，完成了使命。朝廷下诏任命田畴为骑都尉。田畴认为天子流亡在外刚刚归还，尚未安定，自己不可以承受这样的荣宠，坚持辞让不受。朝廷尊重他的心意。三公府同时征召，田畴都没有接受。
初平四年(193年)，刘虞与公孙瓒相互攻伐，田畴得到报告后，快马加鞭返回，还没到达，刘虞已被公孙瓒杀害。田畴回来后，到刘虞坟墓前拜谒祭扫，又发出章表，哭泣着离去了。公孙瓒知道了大怒，悬赏通缉，捕获了田畴，对他说：“你为什么独自到刘虞的墓前去哭，却不来给我送报告章表?”田畴回答说：“汉朝王室衰败，人人怀有异心，只有刘公没有失掉忠信的节操。报告表章中所说的，对将军没有什么好话，恐怕不是您所乐意知道的，所以没有送上。况且将军正在兴办大事以满足自己的欲求，既已杀死了没有罪的主君，又与坚守忠义的臣子为仇，果真做了这件事，那么燕、赵地区的士人将都只会投东海而死，哪还有人忍心跟从将军您呢?”公孙瓒因为田畴理直气壮的回答，给他松绑，不敢加害。
公孙瓒把田畴拘留在军营中，禁止他的朋友与他往来。有人劝说公孙瓒说：“田畴是个义士，您不能礼貌待他，反而把他关了起来，恐怕会失去众人的心。”公孙瓒于是释放并送走了田畴。田畴得以北归，率领所有宗族里的和从别处前来依附的共几百人，扫地盟誓说：“您的仇不报，我就不再立于人世!”随即进入徐无山中，营造了一块地处深远险峻又很平敞的空地居住，亲自耕种粮食用来供养父母。百姓都来归附，几年间达到五千多户。田畴对父辈老者们说：“诸位不认为我田畴不贤，从远处来投靠，人多就形成了城镇，但还没有统一，恐怕不是长久安定的作法，希望推举择定贤能或年纪大的人做首领。”大家都说“好”，一起推举了田畴。田畴说：“现在我们来到这里，不是只图眼前的安定而已，而是要图谋大事，报仇雪耻。我私下担心还没有实现我们的大志，而那些轻佻浮薄的人自己先互相侵扰欺侮，苟且快乐一时，却没有深谋远虑。田畴我有一条不成熟的计划，希望和诸位一同施行，可以吗?”众人都说：“可以。”田畴就为大家制定了有关杀伤、盗窃、诉讼的法律，规定犯法重的人治死罪，其次的也要抵罪，共有二十多条。又制定了婚丧嫁娶的礼仪，兴办学校讲授知识的规划，向众人颁布。众人都熟习了，到了路不拾遗的程度。北方边境地区百姓纷纷聚拢，服从他的威信，乌丸、鲜卑也都各自派遣使者来送贡物，田畴都接纳、抚慰了他们，使他们不再进行侵扰。袁绍几次派遣使者前来招请，又立即授予将军印，以便安抚田畴统治下的百姓，田畴都拒绝了，没有接受。袁绍死后，他的儿子袁尚又来征召，田畴始终未去。
田畴时常因为乌桓残杀当地士大夫而痛恨，有讨伐他们的心思，但实力不够。建安十二年(207年)，曹操北征乌桓，还没到时，先派遣使者征召田畴，又命令田畴告知他的旨意。田畴戒令门客赶快整理行装，收拾行李。门客对他说：“过去袁公倾慕您，礼物和命令来了多次，您一点也不屈服;现在曹公使者第一次来，您就像恐怕来不及一样，这是为什么?”田畴笑着回答说：“这就不是您所明白的了。”于是跟随使者到了曹操军中，任司空户曹掾，准备引见咨议。第二天曹操布诏令说：“田子泰不是我所应该任命为吏的人。”就举荐为茂才，任为..县县令。田畴没去上任，随着军队到无终县。当时正当夏季降水，海滨低洼地区，泥泞不能通行，贼兵又把守险要路段，曹军不能前进。曹操很忧虑，拿这事询问田畴。田畴说：“这条道路在夏季常常积水，浅处不能通行车马，深处又载不动船只，形成这种灾难已经很久了。原先的北平郡治在平岗县，从卢龙塞直通柳城;从汉光武帝建武年间以来，破败断绝近二百年了，但还有隐蔽的小路可以找到。现在贼方将领大队军马正在通向无终的路上，不能前进，正在后退，松懈没有准备。如果我们率军悄悄返回，从卢龙口越过白檀的险要，从空旷地区走出，路又近又好走，乘其不备去攻打，蹋顿的首级就可以不用战斗而俘获了。”曹操说：“好。”就带领军队返回，而在水边路旁竖起大木头，写上：“现在正是暑热夏季，道路不通，姑且等到秋冬两季再进军。”贼军骑兵侦探看到了，真的以为曹军已经走了。曹操命令田畴带领他的部下作向导，走上徐无山，过了卢龙，经过平岗，登上白狼城，离柳城二百多里时，贼军这才警觉起来，单于亲自上阵，曹操与他交战，终于大获全胜，追赶败兵到了柳城。曹军返回，进入关内，论功行赏，封田畴为亭侯，封邑五百户。
田畴自己认为当初为了主君死难，率领众人逃遁，报仇的志向还没有实现，反而靠它获取利禄，这不是自己本来的意思，坚持推让。曹操知道他心意至诚，答应了而没有勉强他。辽东斩了袁尚的首级送来，曹操下令：“三军有谁敢为袁尚而哭的，斩首。”田畴因为曾被袁尚所征召，就前往吊唁祭奠。曹操也不追究。田畴率领他的家属及族人三百多户全部到邺县居住。曹操赐给田畴车马粮谷丝帛，他又都分送给了族人和旧友。田畴随从曹操征讨荆州回来，曹操追念他的功劳很大，后悔上次听从了田畴的辞让，说：“这是成全了你一个人的志向，而损害了国家的法律制度啊。”于是就又用上次的爵位赐封田畴。田畴上疏陈述自己的诚意，以死来发誓。曹操没有听从，想把他招来授官，再三再四，田畴终究没有接受。有司弹劾田畴偏狭固执，有违正道，只知固守小节，应该罢免官职，施加刑罚。曹操尊重田畴的行事，犹豫不决了好长时间，终于把此事交给世子曹丕与大臣们广泛讨论。曹丕认为田畴和过去楚国令尹子文辞让俸禄、申包胥逃避封赏是相同的，应该不要勉强他，而成全他的志节。尚书令荀彧、司隶校尉钟繇也认为可以听从他自己的意愿，曹操还想给田畴封侯。因田畴平素与夏侯惇友善，曹操对夏侯惇说：“你且去用你们的情谊劝喻他，一切都从你嘴里说出，不要告诉他是我的意思。”夏侯惇到田畴那里住宿，就像曹操所说的那样去做。田畴揣测到了他的意旨，有关受封的事什么话也不再说。夏侯惇临离去时抚摸着田畴的后背说：“田君，主上的心意这么诚恳周到，你连这都不能顾及吗?”田畴回答说：“这话说得太过分了!田畴，不过是个背负信义逃窜的人，蒙受恩惠得以全活，实在是太幸运了。怎可以卖卢龙要塞来换取利禄赏赐呢?即使整个国家独加恩宠给我田畴，田畴难道就不问心有愧吗?将军素来是知道田畴的，还要这样做，如果一定不得已的话，我希望就在这里自刎，献出我的生命。”话没说完，就痛哭流涕。夏侯惇把这情形都报告了曹操。曹操喟然叹息，知道不可以勉强了，这才任田畴为议郎。田畴在四十六岁的时候死去，其子亦早死。曹丕受禅让即位后，敬重田畴的德行信义，赐给田畴的侄孙子田续爵位为关内侯，作为对田畴后代的尊奉。
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