夏侯渊年轻时替曹操顶罪入狱，后为曹操设法营救得免。并与曹操成为连襟。分娶姐妹（丁氏？）。之后兖州、豫州大乱，因家中粮乏，夏侯渊不得已放弃年幼之子，以养活早亡的弟弟之女。
中平六年（公元一八九年），十二月，曹操于陈留起兵，夏侯渊以别部司马、骑都尉职从曹操。
建安初，迁夏侯渊为陈留太守、后又迁颍川太守。
建安五年（公元二〇〇年），八月，曹操与袁绍战于官渡，以夏侯渊行督军校尉职。十月，袁绍败，夏侯渊督运兖州、豫州、徐州军粮，当时军中粮乏，夏侯渊及时运输补给，军势遂得以重振。同年，夏侯渊所养当时13、4岁的亡弟之女出城拾柴时为张飞所得，娶为妻。
建安六年（公元二〇一年），九月，袁绍派刘备攻掠汝南，昌豨复叛为刘备，夏侯渊与张辽围昌豨于东海，数月后粮尽，遂准备撤军。张辽上谏言昌豨有降意，反击犹豫，可说降，遂出使昌豨，果降，随张辽拜见曹操。
建安十一年（公元二〇六年），八月，昌豨又叛，曹操派遣于禁攻打，不克，遂又派夏侯渊与于禁同攻昌豨，攻落其十余座据点，昌豨因与于禁熟识，遂赴于禁营投降，于禁以“围而后降者不赦”，斩昌豨。夏侯渊回军后拜为典军校尉。当时军中因夏侯渊用兵奇疾常出敌不意，有“典军校尉夏侯渊，三日可行五百里，六日可赴千里”之语流传。
建安十二年（公元二〇七年），十月，乙巳，济南、乐安黄巾军徐和、司马俱等部侵掠城池，斩杀官吏，如济南王赟等即身死，夏侯渊率泰山、齐、平原三郡兵剿之，大破，斩徐和，收复诸县，收其粮谷以补充军粮。
建安十四年（公元二〇九年），曹操以夏侯渊行领军职。十二月，曹操讨伐孙权后回谯，庐江人陈兰、梅成、雷绪等据灊、六叛，曹操命夏侯渊都督诸将剿雷绪，绪破。
建安十六年（公元二一一年），正月，太原商曜等据大陵叛，曹操以夏侯渊行征西护军职，督徐晃击之，攻落其二十余座据点，斩其帅商曜，屠大陵。三月，曹操命司隶校尉钟繇讨伐汉中张鲁，使夏侯渊等率兵出河东，与钟繇会合。八月，夏侯渊从曹操征讨马超、韩遂等部，双方战于渭南。十月，又都督徐晃、朱灵等平隃糜、汧氐，与曹操会于安定，杨秋投降。十二月，曹操自安定回军，留夏侯渊驻守长安。
建安十七年（公元二一二年），正月，曹操回邺，以夏侯渊行护军将军职，都督朱灵、路招等驻长安，击破聚众数千据五关道口作乱的南山贼刘雄（又作刘雄鸣），收降其部，刘雄逃奔汉中。七月，韩遂、马超等余部梁兴驻蓝田、鄠、夏阳等地，寇略冯翊一带。夏侯渊得郑浑领当地兵民相助，率兵围而剿之，徐晃从其破梁兴鄠、夏阳余众，渊军斩梁兴，收降三千余户。以此功被曹操封为博昌亭侯。
建安十八年（公元二一三年），正月，马超尽数兼并陇右之众，张鲁也遣大将杨昂相助马超，共集结万余人，围攻凉州刺史韦康于冀城，韦康坚守八个月，韦康遣别驾阎温向夏侯渊求救，为超所获，阎温拒降，为马超所杀。夏侯渊援军未到，韦康已投降马超且为其所杀。当夏侯渊进兵至距冀城200余里时，马超领兵前来进攻，渊军交战不利。又恰逢汧氐杨千万复叛响应马超，军屯于兴国，夏侯渊遂撤军。九月，杨阜、姜叙、赵衢、尹奉等谋讨马超，尽杀马超妻子，超奔汉中投张鲁（志载此事乃出于建安十九年，以资治通鉴所载更详，故采十八年九月说）。
建安十九年（公元二一四年），春，马超从张鲁处求兵，北取凉州，还围祁山。姜叙等急向夏侯渊求救，诸将认为应当听从曹操调度，而夏侯渊认为：往来反复四千里，路程遥远，等收到曹操指令，姜叙等必败，故此举不适合救急。商议结束后即刻出兵，先派张郃率步骑兵5000人为先锋，抄近路由陈仓小道进兵，自己则督运粮草随后出发。当张郃兵至渭水时，马超率氐、羌数千前来进攻。但双方未交锋马超就败战撤军了，张郃于后收整马超军遗留器械。当夏侯渊军到时，诸县都已投降平定。
而此时韩遂也正驻于显亲，于是夏侯渊又转击韩遂，韩遂不敌败走，夏侯渊收其军粮后继续追击韩遂直至略阳。此地离韩遂军约二十余里，部将中有的倾向继续进攻韩遂，也有的认为应当转攻兴国氐，而夏侯渊本人则认为，韩遂的部队精锐，兴国的城堡坚固，就算勉强进攻也没法立即攻克，还不如进攻长离的诸多羌部老巢，盖因韩遂军中多长离羌兵，攻其必救，如此一来韩遂如放任羌兵自救则陷入独守之境，往救长离则必须出城与夏侯渊军野战，可一战而擒之。于是夏侯渊留下负责监查的部将守卫辎重，自己亲率精锐步骑突袭焚毁长离羌屯，斩首颇多。听闻消息的韩遂军中羌兵纷纷回援各自的部落，韩遂不得已，果然率军来救，而与夏侯渊对阵。诸部将眼看韩遂军力庞大，非常头痛，准备扎营挖堑做持久战。夏侯渊又鼓励大家说：我军转战千里，如果现在就扎营挖沟，那么士卒们就会士气低落无法坚持作战，敌人虽然军力庞大，但很容易对付。于是击鼓进兵，大破韩遂军，得到了其帅旗等一干物品。
回略阳稍加调整后，又乘胜围攻兴国，氐王杨千万（即之后投蜀的仇池）虽然骁勇，其后代中多出猛将如杨驹勇健多计略、杨定果勇善战、北朝第一悍将杨大眼等等，也不敌夏侯渊猛攻，逃奔马超，其余士卒全部投降。接着又转击高平、屠各，全部大胜，收其军粮牛马物资等。此战后，以战功卓越，夏侯渊获假节。
十月，曹操又命夏侯渊率张郃、张既等讨伐在枹罕称王置官为乱三十余年的陇西人宋建，夏侯渊遂自兴国出兵，迅速进军并围攻枹罕，以弱势兵力仅一月余，就大破拥兵十万人马彪悍数度为朝廷讨伐而未果的宋建，自宋建起如丞相等所置官员一概斩首。此外，夏侯渊又派张郃等人率兵平定河关，渡河深入小湟中，河西诸羌部全部投降，自此，长期为祸的陇右被平定。回军时，以韩遂所聚羌、胡数万兵有威胁，夏侯渊遂命与韩遂不合而投靠曹军的韩遂婿阎行断后。而夏侯渊因此大功，为曹操褒奖称其一举剿灭为乱三十余年不一二年不可定的宋建，虎步关右，所向无前，引用孔子之言“吾与尔不如也”而自叹不如。
建安二十年（公元二一五年），三月，曹操西征张鲁，夏侯渊率驻凉州诸将及羌、胡诸王与曹操会师休亭。而曹操每次会见羌、胡之王，都命夏侯渊陪同出席以威慑诸羌、胡王。七月，张鲁败走，汉中平定。以夏侯渊行都护将军职，都督张郃、徐晃等平定巴郡。十二月，曹操自南郑回，留夏侯渊守备汉中。
建安二十一年（公元二一六年），二月，曹操回邺城，拜夏侯渊为征西将军，镇守汉中。并增封食邑三百户，加之前所封共八百户。之后，夏侯渊回军攻打武都、下辩等地的氐羌部落，收氐部谷梁十余万斛。
建安二十三年（公元二一八年），刘备进军至阳平关，夏侯渊率张郃、徐晃等将与其相拒，以徐晃破陈式、张郃驻广石，刘备攻而不克，双方相持至第二年。
建安二十四年（公元二一九年），正月，刘备自阳平渡过沔水，驻于定军山，夏侯渊率军相争。刘备率精锐万余人，分十部夜袭张郃，张郃率亲卫奋战反击，刘备不能克，夏侯渊派张郃守备鹿角东部，自率精锐守备鹿角南部，刘备于是全力猛攻张郃，张郃不敌，夏侯渊遂分军一半往救张郃，于是刘备又在走马谷采用烧围角之策，趁夏侯渊前去救火，派讨虏将军黄忠居高临下突袭渊军，夏侯渊遂战死。谥曰愍。
正始四年（公元二四三年），七月，曹芳诏祀夏侯渊等已故旧臣于太祖曹操宗庙。
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