Trong tiểu thuyết Tam quốc diễn nghĩa, Tưởng Thư xuất hiện ở hồi 112, cùng Phó Thiêm là mãnh tướng đất Xuyên được Khương Duy đề bạt.[3] Khương Duy xuất quân Kỳ Sơn, lấy Thiêm, Thư làm hữu quân, gần thắng thì phải rút.[4] Hai năm sau, Duy lần nữa đánh Kỳ Sơn, cho Tưởng Thư dẫn quân ra Tà Cốc, cùng các tướng mai phục đánh bại Đặng Ngải.[5]

Khương Duy dẫn quân ra Đạp Trung tự thủ, cắt cử Phó Thiêm, Tưởng Thư phòng thủ ải Dương An.[6] Thiêm là chính tướng, Thư là phó tướng. Quân Ngụy tấn công, Phó Thiêm bàn rằng: Quân Ngụy từ xa lại đây, tất nhiên mỏi mệt, dù nhiều cũng không đáng sợ. Chúng ta nếu không xuống ải mà đánh, thì hai thành Hán, Lạc đều hỏng cả. Thư im lặng không nói.

Chung Hội dẫn quân đến, Phó Thiêm trúng kích tướng, nổi giận, sai Tưởng Thư giữ ải, tự mình dẫn 3.000 quân ra đánh. Hội giả thua chạy rồi hội quân đánh bại Thiêm. Thiêm định chạy về thì Tưởng Thư đã đầu hàng, dựng cờ xí Ngụy. Thiêm mắng: Quân vong ân bội nghĩa kia còn mặt nào trông thấy thiên hạ nữa? rồi tử chiến đến cùng, kiệt lực tự vẫn.[7] Có thơ: