持分割合を合意した当事者間（共同で購入した者同士など）では、登記ではなく合意内容に基づく実体上の持分割合が基準となり、合意が明確でなければ購入資金の負担割合で判断されるのが通常です。持分の譲受人など合意の当事者ではない者との間では、登記がなければ持分割合を対抗できません（民法177条）。証拠によっても認定できないときに初めて、持分は相等しいものと推定されます（民法250条）。
結論
登記上の持分割合と実際の出資割合が食い違う場合、どちらの割合で扱われるかは、争っている相手が誰かによって変わります。
持分割合を合意した当事者の間では、実体上の持分割合が基準です。共同で不動産を購入した者同士は、互いに民法177条の「第三者」にあたらないため、登記の記載に関係なく、実際の合意内容を主張できます。合意の内容がはっきりしないときは、購入資金をいくらずつ負担したかが手がかりになります。
これに対して、持分を後から取得した譲受人など、合意の当事者ではない者との間では、持分割合について登記が基準になります。
根拠と条件
持分割合を合意した当事者間では実体が基準になる
たとえば、AとBが不動産を共同購入した場合、A・B間の合意によって持分割合が決まります。Aが3分の1、Bが3分の2と合意したのに、登記が両方とも2分の1となっていても、A・B間では登記とは異なる持分割合を主張できます。共同買主同士は、相互に民法177条の「第三者」にあたらないためです。
合意内容が明確でない場合は、購入資金を負担（支出）した割合が合意内容であると判断されるのが通常です。それでも証拠による認定ができないときに初めて、民法250条の推定により、均等の持分割合（各2分の1）として扱われます。
合意の当事者ではない者との間では登記が基準になる
持分の譲受人との間では、扱いが変わります。たとえば、A・Bが共有する不動産について、Aが持分をCに譲渡したとします。Cが「自分の持分は3分の2である」と主張し、Bが「Cの持分は3分の1である（Bの持分が3分の2である）」と主張した場合、B・C間の持分割合は対抗関係に立ちます。Bの持分割合が多い分だけ、Cの持分割合は少なくなる関係にあるためです。
そこで、民法177条により、登記がなければ自身の持分割合を対抗できません。共有者の持分割合について、他の共有者は民法177条の「第三者」にあたると解されています。
なお、最高裁は、共有物分割訴訟において共有者について争いがある場合には、登記上の共有者を当事者とすると判断しています（最判昭和46年6月18日）。
民法250条の平等推定が働く場面
民法250条は、各共有者の持分は「相等しいものと推定する」と定めています。ただし、これはあくまで推定です。通常は証拠により持分割合を認定し、どうしても認定できない場合に初めて、民法250条により均等の持分割合として扱われます。
不動産の持分割合は必要的登記事項ですので（不動産登記法59条4号）、「共有持分の登記はあるが持分割合の登記がない」という状況は現在では生じません。実際に持分割合が争いになるのは、権利の登記自体がされていない場合、実体は共有なのに単独所有の登記がされている場合、共有の登記はあるが持分割合が実体と異なる場合です。
具体的な場面での適用
登記とは異なる持分割合が認定された例
元夫婦の共有物分割訴訟で、登記上の持分割合は元夫100分の87・元妻100分の13だったところ、実体上は100分の79・100分の21であると認定した裁判例があります（東京地判平成26年10月6日）。裁判所は、この実体上の割合を使って、全面的価格賠償（共有者の1人がお金を払って不動産全体を取得する分割方法）の賠償金額を算定しました。
登記どおりの持分割合と認定された例
交際関係にあった男女が共同で不動産を購入し、登記は各2分の1としていたところ、購入金額の負担額が違うことを理由に、実体上は別の割合であると主張された裁判例もあります（東京地判平成21年3月27日）。裁判所は、登記以外の証拠からは当事者の合意内容を明確に認定できなかったため、登記した割合で合意したと認定しました。結果は登記どおりの各2分の1でしたが、裁判所は民法250条の推定を用いず、登記した割合を当事者の合意内容として認定しています。