在电视剧《雍正王朝》中，图里琛是个虎背熊腰的御前侍卫，看上去老实本分，实则粗中有细、颇为精明，深谙职场之道的他，深受康熙、雍正两代皇帝信任，多次参与重大事件。不过，历史上的图里琛，却与影视形象大相径庭，甚至差点被雍正皇帝处死。
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早年经历：自幼家贫的图里琛，以捐监入仕后被罢免
图里琛，姓阿颜觉罗氏，字瑶圃，出身满洲正黄旗。生于康熙六年（1667年）的图里琛，并没有像电视剧中那般生的虎背熊腰，他曾在自己所作的《异域录》中说“余少时家贫，质弱多病”，意思是说由于小时候家里贫穷，导致他从小体弱多病。
图里琛自幼苦读满文和汉文，然而正如他在《异域录》中所说“稍长虽习读汉清，不甚通晓，翻译平平”，可见学习成绩也并不突出。图里琛虽然出身上三旗，但对于他这样一个自幼家贫，文武又不够出众的旗人来说，想要入仕可谓十分困难，直到康熙二十四年（1685年），他的家里才通过纳捐，给图里琛换来了一个“例监”资格，从而进入国子监学习翻译。
康熙二十五年（1686年），在入学国子监一年后，图里琛通过廷试，考授内阁撰文中书，由此正式步入仕途。所谓内阁撰文中书，是清代内阁下属官员，官秩为从七品，主要负责撰拟制、诏、诰、敕及祭文、祝文等御览文书，并缮写宫殿匾额、御制诗文集及赐臣碑文等文字事务。
没有背景，能力又不够出众的图里琛，在内阁撰文中书的职位上一待就是十一年，期间虽然也曾奉命赈济山西、陕西两省饥民、巡视河南、监制绵甲、颁发诏书等，但主要工作仍然是抄抄写写的文字工作。
康熙三十六年（1697年），才通过熬资历升任中书科掌印中书，不过职位虽然得到升迁，但官秩依旧为从七品。不久，图里琛又凭借着满汉兼通，又长期从事文书缮写工作的经验，得以升任正六品的内阁侍读。不过，由于图里琛“性刚直”，与上级相处并不融洽，一度“缘事降调”。
康熙四十一年（1702年），图里琛奉命监督芜湖关税，有分析认为他这是因为与上官不和遭到排挤，不过史料并未直接言明。次年，差事办结回京后，凭借着“秉公办事”的作风，图里琛被授任为从五品的礼部牛羊群事务总管，主要负责管理祭祀、飨所用的牛羊牧养。
康熙四十四年（1705年），仅仅两年后，图里琛便因牛羊缺失无法满足祭祀所需，遭到礼部参奏渎职，因此被革职罢官，此后在家闲居七年。
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重新起用：奉命出使土尔扈特，归国后撰写《异域录》
在清朝，被革职的官员通常可通过“捐复”恢复官职，但图里琛由于“家贫不能自给”，根本无力捐复，于是只好一边耕读积累学识，一边与一些满洲文人、官员交流来往，以等待重新被起用的机会，这一等便是七年。
康熙三十七年（1698年），早在明朝末年就已西迁至伏尔加河下游的漠西蒙古土尔扈特部阿玉奇汗，派遣侄子阿喇布珠尔率众前往西藏礼佛，阿喇布珠尔滞留西藏五年后，于康熙四十三年（1703年）返程，却因准噶尔部与土尔扈特部关系恶化，遭到准噶尔部封锁而无法返回，阿喇布珠尔于是到边关请求归附清朝，康熙帝遂册封其为贝子，并将嘉峪关外的党色尔腾赐给他作为牧地。
面对准噶尔部和沙俄的两面压力，阿玉奇汗希望借清朝之力缓解局势，于是派遣萨穆坦率领使团出使清朝，希望加强与清朝的联系，并寻求清朝的支持。康熙五十一年（1712年），萨穆坦率领使团抵达京城，向康熙帝朝贡，并转达了阿玉奇汗对祖国的思念之情。
彼时，清朝与准噶尔部的关系也十分紧张，为了拉拢土尔扈特部对准噶尔形成战略包围，同时有效牵制沙俄南下和准噶尔的势力扩张，面对土尔扈特部的来访，康熙帝也有意借机加深双方的联系。于是，在接见萨穆坦后，康熙帝对土尔扈特部"坚其内向之心，不为他族所利用"的气节大加赞赏，并决定派遣使团回访土尔扈特部。
对于使团人选，康熙帝明确“需得诚实可信、通晓满汉文、能任事者”，理藩院通过遴选，推荐了赋闲在家的图里琛。同年五月，康熙帝下旨，“著将原任内阁侍读图理琛，授为内阁侍读原品”，与侍读学士殷扎纳、理藩院郎中纳颜等人组成使团，奉命前往出使土尔扈特部。
五月二十日，使团从京城出发，经张家口、库伦、伊尔库茨克、托木斯克等地，绕道俄罗斯，行程万余里，历时两年多，历经艰难万险，最终于康熙五十三年（1714年）六月抵达土尔扈特部驻地玛努托海，受到阿玉奇汗的热情接待。
抵达土尔扈特部后，使团向阿玉奇汗宣读敕令，阿玉奇汗则明确表示"满洲、蒙古，大率相类，想起初必系同源"，充分表达了对祖国的认同。图里琛等人在停留十四天后，圆满完成出使任务，在阿玉奇汗依依不舍的送别中踏上归途，于康熙五十四年（1715年）三月回到京师。
图里琛等人的这次出使，极大加深了土尔扈特部与清朝中央朝廷的联系，这为后来乾隆年间土尔扈特部万里东归奠定了重要基础。
在出使途中，图里琛逐日详细记录了沿途山川地貌、道路里程、风土人情、物产气候和俄罗斯的官制、议政、兵饷、货币等见闻。回到京城后，他对沿途记载详加整理，以满、汉两种文字撰写成《异域录》，呈送康熙帝，因此受到康熙帝赞赏。康熙五十四年（1715年）四月，在呈送《异域录》后不久，图里琛因“出使有功，记录详明”，升任从五品的兵部员外郎。
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获得重用：雍正继位后主政地方，政绩平平又回到朝廷
图里琛升任兵部员外郎后，主要从事与边疆事务、军事文书相关工作，后于康熙末年升任正五品的兵部郎中。康熙五十九年（1720年），图里琛所著的《异域录》正式刊行，并被收入宫廷藏书。康熙六十一年（1722年）十一月，康熙帝驾崩，雍正帝继位。
雍正元年（1723年），图里琛奉命前往广东视察藩库，不久被任命为从二品的广东布政使。图里琛骤然获得重用，一是雍正帝继位后，急需一批经验丰富、忠诚可靠、不结党营私的官员委以重用，以培养自己的嫡系班底；二是广东作为朝廷赋税重地，为了完成查藩库、平亏空的任务，必须任用清廉刚直官员，监督芜湖关税时颇有“秉公办事”贤名且性格刚直的图里琛，恰好符合条件。
图里琛到任后，试图整顿地方官员、打击贪腐，但很快便与广东巡抚产生矛盾，尤其是在处理广东盐政和海防等核心事务上，双方分歧明显，导致行政效率低下，政令不畅。此外，当时广东地方通常会在每年年底提前预支两个月的俸饷，以帮助文武官员和驻防官兵度过年关，然而图里琛却以“不合规制”为由，取消了这笔年终预支，引发地方官员和驻防官兵强烈不满。
由于图里琛并没有地方行政经验，对地方行政事务不够熟悉，加之性格过于刚直，导致他与上司和同僚关系极为紧张，加之青海叛乱余波未平，逃亡准噶尔避难，西北边疆军事压力巨大，而陕西作为清朝经营西北的前沿重地，急需熟悉边务、通晓地理、有外交经验的人来主政，图里琛遂于雍正三年（1725年）正月被调离广东，授任陕西布政使。
雍正三年（1725年）四月，准噶尔部首领策妄阿拉布坦为了缓解东部压力，专心解决西部的哈萨克和土尔扈特部威胁，主动向清朝请求划定游牧边界，雍正帝遂以内阁学士众佛保为正使、副都统查史为副使，与准噶尔商讨划界事宜，同时以图里琛代理陕西巡抚，同年七月正式授任。
图里琛出任陕西巡抚后，发现由于西北用兵频繁，陕西驻军粮饷存在较大缺口，士兵生活困苦，于是向雍正帝上疏，请求朝廷增拨军饷。
然而，当时朝廷财政困难，雍正帝正在推行“火耗归公”和“养廉银”制度，图里琛这个时候向朝廷要钱，立即就遭到了雍正帝的明诏申斥，“图里琛为布政使时，则但知有钱粮，而不知有兵丁。今为巡抚，又但知邀兵弁之欢心，而不复计钱粮之出纳”（《清世宗实录》），指责图里琛不体谅国家财政困难，不能通过整顿财政、清理亏空来解决经费问题，而是只知向朝廷伸手要钱。
由于图里琛在巡抚任上政绩平平，雍正帝或许是看出图里琛并无主政能力，遂又于雍正四年（1726年）将图里琛调回朝廷，迁任兵部右侍郎。
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仕途起伏：划界谈判后获罪流放，乾隆赦免终得善终
自沙俄东扩后，与清朝领土争端不断，后双方于康熙二十八年（1689年）签订《尼布楚条约》，但该条约只划定了双方东段边界（即外兴安岭至额尔古纳河一线），但中段边界（即额尔古纳河至阿尔泰山一线）并未划定。
雍正四年（1726年），萨瓦·弗拉基斯拉维奇率领的沙俄使团抵达清朝，正式提出中俄中段边界问题，试图利用清朝和准噶尔关系紧张的机会获取更多利益。此后六个月间，中俄双方举行三十多次会谈，就基本问题达成协议，随后清廷以朝廷没有在京城与外国使节签约的先例，提出双方派代表在色楞格斯克附近的布拉河畔进行后续会谈和签约。
雍正五年五月十五日（1727年7月3日），清朝以吏部尚书隆科多为首席代表，率领喀尔喀蒙古亲王策棱、散秩大臣四格，与俄方全权使臣萨瓦伯爵展开谈判。谈判中，隆科多要求俄方将此前暗中侵占的大片蒙古土地全部归还清廷，由于隆科多态度十分强硬，导致谈判一度陷入僵局，萨瓦为给清廷施压，要求色楞格斯克守将巴赫尔慈带兵对清廷展开武力威胁。
六月初九日（7月26日），雍正帝以隆科多“不实心效力，则留伊在彼，反致妄行搅扰，毫无裨益”为由，撤销隆科多职务，将其召回京师囚禁于畅春园。
召回隆科多后，雍正帝下令后续谈判由策棱主持，兵部右侍郎图里琛也被派往前线加入代表团。同时，雍正指示策棱，“勿许我喀尔喀等自侍朕之仁慈，对俄罗斯无理妄动，肆意欺凌。边界事宜甚为紧要，切勿逞强，争执无用之地”。
于是，在之后的谈判中，策棱等不再强硬坚持，在清廷做出让步的情况下，双方于七月十五日签订《布连斯奇界约》，后续又签订了《阿巴哈依图界约》和《色楞额界约》，规定以恰克图、鄂尔怀图山之间作为两国边界，由此向东至额尔古纳河、向西至沙毕纳依岭，以北归俄国，以南归清朝，该条边界直接导致清朝丢掉了贝加尔湖以南及西南约10万平方公里土地。
雍正六年五月十九日（1728年6月25日），双方签订《恰克图条约》，对前述条款进行确认。
谈判结束后，雍正帝与策棱复盘谈判过程后，越发觉得沙俄似乎早就掌握了清朝的底线，出处占据主动，遂怀疑使团内部有人泄密，并将怀疑对象锁定在了精通俄语、熟悉俄罗斯事务的图里琛身上。
雍正六年（1728年），雍正帝以图里琛在确定边界时，与俄罗斯使臣鸣炮谢天，私立木牌，并擅纳鄂罗斯商人入界，加之前任陕西巡抚时，将天下兵数缮摺私给将军延信等罪名为由，将图里琛下狱问罪，刑部议罪后拟定斩监侯。后经雍正帝法外开恩，判处流放戍边，前往蒙古修筑扎克拜达里克城。
已经年过六旬的图里琛在蒙古戈壁荒原上一待就是七年，直到雍正皇帝驾崩，乾隆帝即位后，图里琛才于雍正十三年（1735年）八月被赦免回京。乾隆帝念其旧功，重新起用他为内阁学士兼工部侍郎。乾隆二年（1737年），图里琛告老退休，后于乾隆五年（1740年）去世，终年七十四岁。
直到图里琛去世两百多年后，即1980年代，随着俄罗斯历史学者尼古拉·班特什·卡缅斯基在其所著的《中俄两国外交文献汇编》中披露了沙俄皇室档案，才得知当年向俄罗斯透露谈判底线的并非图里琛，而是大学士马齐。当时，马齐收受了两千两黄金和价值一千卢布的貂皮后，遂将清朝谈判底线告知了萨瓦伯爵，只是因为当时马齐素有清廉名声，雍正帝这才没有怀疑他。