公元159年，烧当、烧何、当煎等八个部落联合引兵叛乱，直攻陇西。段颎临危受命被派往边境，仅以一万余人便将八部联合击溃，并斩敌2000，俘获万余人，战果辉煌。时隔半年，羌人再度联合，他们攻破巨鹿坞，并将城中百姓及官吏尽杀。随即，羌人叛乱进一步扩大。上千个部落联合起来，与段颎的部队展开激战。此战段颎兵力远不及羌人。战至激烈，段颎下马持刀与敌搏杀，足足战到中午刀折矢尽，羌人方才退却。不过此时羌人欲退，段颎却不愿退，杀红了眼的他，带着士兵从白天追击羌人到黑夜，足足奔袭两千里，方才将敌方大将斩杀。
后来他遭到诬陷，曾短暂入狱。但随着羌人的再度崛起，朝廷却又不得不将他请出来，再次派往战场。此后，他辗转征战，将数个强大的羌族部落覆灭，更令一万多个西羌部落投降，自此平定西羌。而猖狂的东羌，也被其一战斩杀1.9万，遂亡国。
