凄腕の一番隊組長としての顔とは裏腹に、当の本人はいつも冗談を言っては笑っていた陽気な人物であったようである。屯所界隈の子供達ともよく遊んでやっていたようで、作家の司馬遼太郎は新選組を題材とした作品を執筆する際、幼い頃に沖田に遊んでもらったという老婆を取材している（取材が1960年前後とすると、明治維新が1868年なので、かなり高齢ではあるものの実際の沖田総司を目にした人々が生きていたことになる）。近藤・土方など新選組についての酷評で知られる西村兼文ですら、山南と並び沖田についても批判を残していない。これは西村が山南と沖田には悪意を持っていなかったことの表れと見られ、従って沖田は新選組に表立って敵対した者以外には人当たりの良い好人物であったと考えられている。新選組と敵対していた阿部十郎からは「近藤の高弟の沖田総司、大石鍬次郎という者はまことに残酷な人間でございまして、もとより国家朝廷のあるを知らぬようなもので」と、岡田以蔵などと同様に思想的背景を持たない“人殺しの道具”として非難されている。また別の話では、佐久間象山の息子・三浦啓之助が、ある隊士にからかわれ、後日、土方と沖田が碁を打っている側で、その隊士を背後から斬りつけたが失敗した時、沖田は三浦の襟首を引っつかんで、二、三間も突き飛ばしたという。三浦が、腕が鈍いとからかわれたから斬りつけたと言い訳すると、沖田は、腕が鈍いのは本当じゃねえか、このざまは何だと、大口を開けて笑った。甲陽鎮撫隊が出陣する際に近藤が沖田を見舞うと、普段は明るく強気な沖田がこのときだけは声を上げて泣いたという。近藤の死に関して周囲の者は固く口止めされていたため、沖田は近藤の死を知らず、死の間際まで「（近藤）先生はどうされたのでしょうね、お便りは来ませんか？」と、師を気遣う言葉を幾度となく口にしたとも伝えられている。そして近藤の死の2ヶ月後、沖田は近藤の死を知らぬ儘その生涯を閉じた。
体調の悪化により、第一線で活躍することがなくなるのは慶応3年（1867年）以降である。慶応3年12月18日、沖田が療養のため滞在していた近藤の妾宅を、元御陵衛士・阿部十郎、佐原太郎、内海次郎の3人が襲撃した。前月に彼らの指導的立場であった伊東甲子太郎を殺害した新選組への報復として狙われたものだが、沖田は伏見奉行所へと出立した後で難を逃れた。同日夕刻、阿部らは二条城から戻る途中の近藤勇を狙撃し、負傷させている。鳥羽・伏見の戦いには参加できず、大坂に後送される（鳥羽・伏見の戦いに向かう間に負傷し、大阪に後送される船中において肺結核を発症したとも）鳥羽・伏見での敗戦後、隊士と共に海路江戸へ戻り、甲陽鎮撫隊に参加する（諸説あり）も、中途での落伍を余儀なくされる。以後は幕府の医師・松本良順により千駄ヶ谷の植木屋に匿われ、近藤勇斬首から2ヶ月後の慶応4年（1868年）に死去。近藤の死を知らないまま亡くなったともいわれる。生年が明確で無いため、享年については諸説あり、没時年齢については沖田家累代墓碑の24歳、沖田家文書の25歳、『両雄士伝』（小島鹿之助）における上洛時の年齢（22歳）から計算した27歳の3説が存在する。墓所は東京都港区の専称寺にある。戒名は「賢光院仁誉明道居士」。
文久3年（1863年）の浪士組結成に参加して上洛する。分裂後は近藤らに従い残留し、新選組を結成。沖田は一番隊組長となる。一番隊は剣豪ひしめく新選組の中で常に重要な任務をこなしたといわれる。この時期では同年9月の芹沢鴨暗殺、元治元年5月20日の大坂西町奉行所与力・内山彦次郎暗殺など手がけたという。元治元年（1864年）6月5日の池田屋事件においても近藤らと共に最初に池田屋に踏み込んだ。この奮戦の最中、喀血により戦線離脱したといわれている（これには諸説あり、詳細は後述の発病時期を参照）。慶応元年（1865年）2月、総長の山南敬助が脱走した事件では、追っ手として差し向けられ近江草津で捕らえる。山南は沖田の介錯で切腹した。沖田は山南を兄のように慕っていたとされるが、故郷への手紙では山南の死に関して軽く触れるに留められている。
南米の某国では独裁政権が崩壊し、新大統領が過去の人権侵害事件の調査委員会を発足させた。かつてこの国では、反政府運動を弾圧するための拷問や暗殺が横行し、今も当時の加害者たちが、裏で力を保ったまま素知らぬ顔で生活しているのだ。岬の一軒家に住む主婦のポーリナは、ラジオで夫のジェラルドが調査委員会の委員長に抜擢されたことを知った。ポーリナは平凡な中年の主婦だが、家に近づく自動車に気付くなり銃を構えるなど、精神状態が不安定な様子だ。嵐の中、医師のミランダの車で帰宅する夫のジェラルド。彼の車はパンクし、通りかかった見ず知らずの車を止めて、家まで送ってもらったのだ。車から降りることなくミランダは走り去って行った。嵐のために停電し電話も不通になった家で、調査委員会について言い争うポーリナとジェラルド。反政府運動で活躍し、現在は弁護士のジェラルドにとって、委員長の座は出世の足掛かりだが、新政権を信用していないポーリナの目には裏切り行為に映るのだ。彼らの夫婦仲は張りつめて、ジェラルドが妻を扱う態度は、まるで腫れ物に触るようだ。その日の夜更けに、医師のミランダが車で岬に戻って来た。ミランダは一旦は帰宅したのだが、ラジオでジェラルドが委員長になったことを知り、ジェラルドの忘れ物を届けがてら、祝辞を述べに来たのだった。夜半の訪問に戸惑いながらも、ジェラルドはミランダを招き入れ、酒をふるまった。寝ている振りをして、居間の様子を窺うポーリナ。彼女はミランダの声に聞き覚えがあったのだ。学生だった頃、ポーリナは反政府運動に参加し、逮捕されてひどい拷問を受けていた。その時にポーリナをレイプした男の声が、ミランダのものだったのだ。動揺し、一人で家から逃げ出すポーリナ。彼女は拷問の際にレイプされたことを夫に隠し、恐怖の記憶に憑りつかれて生きて来たのだ。レイプされた時、ポーリナは目隠しされて相手の顔を見ていなかった。しかし、ミランダの車を調べると、シューベルトの『死と処女』のカセットが見つかった。これは当時、レイプ犯がかけていた曲だった。家に戻ったポーリナはミランダを縛り上げ、銃で脅して自白を迫った。アリバイを主張するミランダ。ジェラルドに止められても、復讐に燃えるポーリナは聞く耳を持たず、追及は夫にまで及んでいった。ポーリナを反政府運動に引き込み、逮捕のきっかけを作ったのはジェラルドだったのだ。やがて、心の内を語り始めるミランダ。ミランダの言葉とこの夜の出来事は、ポーリナを過去から脱却させ、未来へ進ませるきっかけとなったのだった。