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建安二十年(215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、胡的首领，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。
第二年二月，曹操回业（邺yè）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，收氐部谷粮十余万斛。
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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。
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、修补鹿角之时，派讨虏将军黄忠居高临下突袭渊军，夏侯渊遂战死。谥曰愍（mǐ
）。
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夏侯渊作战勇猛，与其兄夏侯惇（dū
）一样性格刚烈，但对于使用计谋比较忽视。
曹操也常告诫他，“为将当有怯弱时，不可但恃勇也。将当以勇为本，行之以智计；但知任勇，一匹夫敌耳”，但最后还是战死。
曹操在得知夏侯渊的死讯后感叹道：
“敌人烧鹿角，该鹿角距离本营达十五里。夏侯渊却亲率400士兵去大营外的鹿角阵地，然后让士兵修补被破坏的鹿角。
“敌人在山上望见此景，从谷中出兵。夏侯渊率兵与敌人搏斗，敌人于是绕出其后。夏侯渊的军队退回大本营而夏侯渊本人未能归来，非常令人伤感。
“夏侯渊本来并不是会用兵的人。军中称他为‘白地将军’。身为督帅尚且不应该亲自作战，更何况是去修补鹿角！”
正始四年(243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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夏侯渊的正妻：
丁氏，曹操表妹。
子女：
夏侯衡，夏侯渊长子，丁氏所出。受
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