这个原因分三国演义还是历史。
先说三国演义，三国演义中，吕布背叛董卓的原因是：他与董卓都中了王允的美人计，而这个美人就是貂蝉，貂蝉这个人物是虚构的，只有在三国演义中有，她是王允的义女，王允当时是朝廷的尚书令，屈居于董卓之下，一心想着杀董卓，但是没有什么好办法。
直到王允想到用貂蝉来实行美人计，王允跟貂蝉说了这事，貂蝉出于帮助自己的义父以及国家大义同意了，王允的计谋是这样的：
先把貂蝉与吕布相见，并且私下把貂蝉许给吕布，貂蝉是个美女，吕布是个英雄，英雄喜欢美女，再正常不过，但是王允却在明面上又把貂蝉送给了董卓，这等于一女二嫁了，王允想利用这个来挑拨吕布与董卓的关系，再设法拉拢吕布杀攻董卓。
那边吕布非常喜欢貂蝉，结果发现貂蝉后来被嫁给董卓，吕布心里就非常生气，先找王允自由，结果王允说自己是被迫的，吕布又看到董卓霸占了自己喜欢的人，就与王允联合起来，杀了董卓，成功后吕布又抢回了貂蝉，三国演义中把吕布刻画成一个为了女人一怒冲冠杀董卓的人。
而在正史上，则完全不是这么回事，首先正史上没有貂蝉这个人，但是却有个原型，这就是董卓手下的侍女，这个侍女与吕布私下相好，史书上没有交代这个侍女到底是董卓的小妾，还是单纯的女仆，从吕布的反应来看，多半是董卓的小妾，如果是这样，那吕布就等于犯了董卓的死罪。
所以吕布就非常担心董卓知道这事，一旦被董卓知道，吕布估计自己都活不成，因为董卓非常残暴，有一件小事让吕布非常担心，有一次吕布犯了小错，董卓知道后，直接把身边的手戟掷向吕布，吕布身手敏捷，一下子躲开了，后来还是吕布向董卓道歉，才化解了这事。
虽然化解了，但是让吕布活得很小心，保不准自己哪一天又会犯了错，就有可能小命都不保，尤其是与董卓侍女私通这事，更是脱不了身，吕布于是很担心。
而那边王允一直在想办法铲除董卓，王允在与吕布接触过程中，无意得知了吕布对董卓流露出不满，王允于是抓住机会策反了吕布，让吕布与自己联合起来铲除董卓，吕布为了自己安全着想，答应了王允。
其实吕布杀董卓，还有一个原因，这就是吕布是并州人，在董卓以凉州人为首的集团中，一直处于被凉州人排斥的位置，这也让吕布有了反对董卓之心，诸多原因加在一起，吕布就联合王允杀了董卓。