后来魏明帝曹睿托孤于曹爽和司马懿，夏侯霸受到曹爽的重用。魏帝曹芳任命夏侯霸为讨蜀护军、右将军。夏侯霸在陇西演武练兵，并改善魏国与当地少数民族的关系，得到少数民族的拥戴。后来夏侯霸和名将郭淮在洮西和姜维展开战斗 ，将姜维击退。姜维为接应治无戴再次出军北侵，郭淮为了不使蜀军和胡兵合拢一处，于是派谴夏侯霸率军追击姜维于沓中，夏侯霸成功地阻碍了蜀胡合兵。
但是司马懿后来发动政变杀死原来执掌魏国大权的大将军曹爽。夏侯霸平素与司马懿和郭淮不和，认为此番必然祸害及身，十分害怕，于是逃入蜀汉。但是逃亡中他却在阴平迷失道路，粮尽遇困。蜀汉得知后，派人迎接夏侯霸。召见夏侯霸时，刘禅宽慰他说："你的父亲是自己在交战之中阵亡的，不是我的先辈杀死的。"又指着自己的儿子说："这也是夏侯氏的子侄。"夏侯霸于是在蜀汉得到重用。
夏侯霸投降蜀汉后，多次更随姜维北伐。有一次是司马师病逝，姜维借机与夏侯霸、征西大将军张翼等率领数万人出狄道，分兵三路北伐魏国，在洮西大败魏国雍州刺史王经，王经部众阵亡数万人。夏侯霸追随姜维北伐，曾不到十回合打败郭淮救出姜维，最终却在洮阳之战中邓艾伏击被射杀。
