Tôn Kiên xuất hiện trong tiểu thuyết Tam Quốc diễn nghĩa của La Quán Trung từ hồi 1 đến hồi 7. Do muốn đề cao phe Lưu Bị, La Quán Trung mô tả Hoa Hùng từ một sĩ quan cấp thập bị Tôn Kiên đánh bại thành một tướng lĩnh cấp cao, có vũ lực mạnh mẽ và quy công giết Hoa Hùng cho Quan Vũ, quy công uy hiếp Đổng Trác ở Lạc Dương do 3 anh em Lưu Bị đại chiến với Lã Bố (trận "tam anh chiến Lã Bố").

Sau khi có ngọc tỷ, Tôn Kiên giấu mang về căn cứ để lập nghiệp riêng. Việc đó bị Viên Thiệu phát hiện, Thiệu đòi ngọc tỷ nhưng Tôn Kiên chối rằng mình không bắt được ngọc tỷ. Thiệu bèn viết thư cho Lưu Biểu xui chặn đường ông về Giang Đông bắt nộp ngọc tỷ. Tuy cuối cùng Tôn Kiên đi thoát nhưng cũng do đó ông mới kết thù oán với Lưu Biểu. Theo sử sách, Tôn Kiên đơn phương đi đánh Lưu Biểu theo lệnh của Viên Thuật[19].

Cái chết của Tôn Kiên cũng được La Quán Trung mô tả khác với sử sách. Theo đó, Tôn Kiên bắt sống được Hoàng Tổ và vây Lưu Biểu. Biểu viết thư sai Lã Công đi cầu viện Viên Thiệu. Lã Công theo kế của mưu sĩ Khoái Lương, ra khỏi thành chạy lên núi lấy cung tên và đá mai phục. Tôn Kiên vội vàng đuổi theo lên núi, bị Lã Công cho quân lăn đá xuống. Tôn Kiên bị đá rơi trúng đầu, vỡ óc và chết. Tôn Sách mang Hoàng Tổ đổi lấy xác ông về chôn cất.

Về gia quyến Tôn Kiên, Tam Quốc diễn nghĩa kể rằng ngoài Ngô phu nhân, ông còn lấy người em gái bà. Bà vợ thứ Ngô quốc thái này mới là mẹ đẻ của con gái Tôn Nhân - người lấy Lưu Bị. Sự thực, Ngô quốc thái chỉ là nhân vật hư cấu, Tôn Kiên chỉ lấy một Ngô phu nhân và bà đã mất trước trận Xích Bích[22]. Trong Tam Quốc diễn nghĩa, Ngô quốc thái mẹ kế của Tôn Quyền có ảnh hưởng nhất định đến Tôn Quyền. Tại hồi 44 bà nhắc Tôn Quyền lời dặn của Tôn Sách trước khi mất: "Việc trong không quyết được thì hỏi Trương Chiêu, việc ngoài không quyết được thì hỏi Chu Du" khiến Tôn Quyền trông cậy vào Chu Du khi quân Tào áp sát biên giới. Bà còn sống tới đám cưới của Tôn Nhân với Lưu Bị ở hồi thứ 54 và rất phản đối ý đồ làm hại Lưu Bị của Tôn Quyền và Chu Du. Các nhà nghiên cứu khẳng định: không chỉ nhân vật Ngô quốc thái mà ngay cả di ngôn của Tôn Sách đều là hư cấu[23].