Por que o resultado não é 'ABC' ? O output sai como 'C'

Você está criando uma string nova a cada iteração. Sugestão:

def test(seq):
    seq_upper = seq.upper()

    string = "" #cria uma variável do tipo string vazia

    for letter in (seq_upper):
        string += ''.join(letter) #adiciona cada letra à variável string

    return string

Ou você pode simplesmente retornar:

def test(seq):
    return seq.upper()