段氏的姓已有2700年的歷史，同我國不少姓氏一樣，其形成並非單一。

據史籍的介紹，段氏的前身為復姓段干氏。《風俗通》說，戰國初年魏有段干木，他的子孫遷入西關後，有的承其復姓段干，有的在姓氏中去掉干字，單姓段。

段氏家族除源自段干氏的一支之外，還有傳自公叔段和出於遼西鮮卑族的兩支。

據《左傳》記載，鄭武公姬掘突在今河南建立建立新鄭國，武公之妻武姜生長子莊公時難產，因此不喜歡他，而喜歡小兒子段。後來武姜求武公讓段繼位，武公不同意。莊公繼位後，武姜又求把制（今河南汜水）作為叔段的封地，莊公不同意，後把京（今河南滎陽）封給段，時人稱段為京城大叔。段不斷擴張勢力，和母親合謀襲擊莊公，被莊公發現，命子封率兵伐焉（今河南鄢陵），把叔段打的大敗，段逃到今河南輝縣境地，其後代一部分以他的名為氏，姓了段。

源自遼西鮮卑族的段姓。西晉時，鮮卑族的一個部落首領叫段務目塵，被封為“遼西公”，他的封地中有3萬餘家分布在遼西一帶。後在今甘肅武威，段氏成了望族。此後他們不斷被漢人同化。

另外， 還有一支出自唐宋時期的段氏。在今雲南大理白族自治州一帶，“白蠻”出身的段世平建立了大理國。“白蠻”也就是白族的前身，而段姓又一直是白族中的大姓，大理國滅亡後，又有更多的白族人改姓段，在如今的大理，段姓仍是大姓之一。

我國歷史上，比較著名的段姓人物在先秦時期就有一位段規，曾被韓康子禮聘為相。西漢時期的段會宗，任西域都護，後曾率兵安定烏孫貴族的內爭，加強了中原和烏孫的聯繫。唐代有文學家段成式；金國有段克己、段成己兄弟二人，皆為文學家。清代有文字訓詁學家、經學家段玉裁，江蘇金壇人，著有《說文解字注》等，是研究文字訓詁學的重要著作。近現代，段姓名人有北洋軍閥首領段祺瑞及湘鄂西革命武裝根據地創建人之一的段德昌等。

段姓在當今中國以人口數量多少排名的姓氏中位於第87位。