Trong Tam Quốc diễn nghĩa của La Quán Trung, Hạ Hầu Thượng xuất hiện trong chiến dịch Hán Trung và được giới thiệu là cháu của Hạ Hầu Đôn và em trai của Hạ Hầu Đức. Hạ Hầu Thượng được triều đình Tào Ngụy cử đến Hán Trung để đối địch với quân Thục.

Tào Hồng sai Hạ Hầu Thượng và Hàn Hạo dẫn năm nghìn quân đến giúp Trương Hợp đang bị Hoàng Trung và Nghiêm Nhan vây khốn. Hàn Hạo cùng với Hạ Hầu Thượng dẫn quân dời trại kéo đi đánh Thục. Hoàng Trung nghe tin Hạ Hầu Thượng, Hàn Hạo kéo quân đến, cũng dẫn quân mã ra trại nghênh địch. Hạ Hầu Thượng lập tức xông ra đánh ập lại. Hoàng Trung ra sức địch hai tướng, được mười hiệp, Hoàng Trung giả thua chạy.

Hôm sau, Hạ Hầu Thượng, Hàn Hạo lại dẫn quân đến. Hoàng Trung ra trận đánh vài hiệp lại chạy. Hai tướng đuổi đánh xa hai mươi dặm lại cướp được trại nữa, gọi Trương Hợp bảo giữ trại sau. Trương Hợp cho rằng có mẹo. Hạ Hầu Thượng mắng Cáp rằng: Ngươi nhát như thế, không trách thua mãi. Nay chớ có nói lôi thôi, để chúng ta lập công cho mà xem!

Hôm sau, hai tướng lại dẫn quân đến đánh. Hoàng Trung lại thua chạy lui hai mươi dặm. Hai tướng lần lần đuổi kịp. Hôm sau nữa, hai tướng vừa ra quân thì Hoàng Trung đã vội bỏ chạy, thua luôn bốn năm trận, rút về cửa ải. Hai tướng đến sát cửa ải hạ trại. Hoàng Trung giữ chặt không ra nữa. Tổng cộng Hạ Hầu Thượng đã chỉ huy đánh thắng ba trận liên tục đoạt ba trại liền.

Tuy nhiên canh hai đêm hôm ấy, Hoàng Trung dẫn năm nghìn quân mở cửa ải kéo xuống. Hạ Hầu Thượng, Hàn Hạo mấy hôm không thấy quân trên ải xuống, sinh ra trễ nhác, không bị gì cả. Bất ngờ bị Hoàng Trung đánh thẳng vào trại, hai tướng phải liều mạng chạy trốn. Trương Hợp phải đi tìm Hạ Hầu Thượng, Hàn Hạo. Hạ Hầu Thượng bàn rằng về chỗ Hạ Hầu Uyên đóng quân.

Sau đó quân Thục tập kích núi Thiên Đăng, Trương Họp, Hạ Hầu Thượng vội vàng dẫn quân ra địch. Hạ Hầu Đức tiếp ứng thì bị Nghiêm Nhan chém. Hạ Hầu Thượng trước sau không nhìn ngó được nhau, phải bỏ núi Thiên Đãng nhằm chạy về núi Định Quân với Hạ Hầu Uyên. Hạ Hầu Thượng chạy đến với Hạ Hầu Uyên, và nói với ông này phải phi báo với Tào Tháo để phát tinh binh đến cứu ngay mới được. Sau đó khi Hạ Hầu Uyên hỏi rằng: Có ai ra tiễu thám để dử địch không? Hạ Hầu Thượng xin đi. Sau đó Hạ Hầu Uyên bài kế bắt được Trần Thức tướng của Thục.

Hạ Hầu Uyên thừa thắng sai Hạ Hầu Thượng dẫn vài ngàn quân kéo đến thẳng trại Hoàng Trung. Hoàng Trung cưỡi ngựa vác dao ra đánh, mới một hiệp đã bắt sống ngay được Hạ Hầu Thượng. Hà Hầu Uyên sai người, đến trại Hoàng Trung đem Trần Thức đổi Hạ Hầu Thượng. Hoàng Trung hẹn đến ngày mai trao đổi ở tại trước trận. Khi trao đổi, Trần Thức, Hạ Hầu Thượng, mỗi người chỉ mặc một cái áo ngắn, đứng một bên. Khi Hạ Hầu Thượng chạy về gần đến nơi, bị Hoàng Trung bắn theo một phát, trúng vào sau lưng, Hạ Hầu Thượng đeo cả tên mà chạy.