161年，上郡的沈氐、陇西的牢姐、乌吾等种羌联合侵犯并、凉二州，段颎率领湟中义羌征讨，当时羌人的势力强盛，凉州几乎沦陷；但是段颎出征后，羌封眀、良多、滇那等豪帅三百五十五人率三千部落至段颎军前投降。当煎、勒姐种撤退后集结屯驻。冬天，段颎率兵一万余人将其击败，斩杀其大帅，杀死俘虏四千多人。
165年，段颎又进击勒姐种，斩首四百余级，投降的有二千多人。夏天，进击当煎种于湟中，但被击败，被围困三天，段颎用隐士樊志张计策，悄悄在黑夜出兵，击鼓还战，大破羌军，杀虏几千人。段颎穷打猛追，辗转山谷间，从春天到秋天，无日不战，敌人因此又饥又困，各自逃散，北去侵略武威一带。
段颎击败西羌，共斩首二万三千级，俘获数万人，马牛羊共八百万头，一万多部落投降。朝廷封其为都乡侯，食邑五百户。167年，当煎诸种又反，集合四千多人，想进攻武威，段颎又追击至鸾鸟，彻底击败他们，斩杀其主帅，斩首三千余级，西羌从此平定。
?后又被派去平定东羌，自出征来共一百八十战，斩敌首三万八千六百余级，获牛马羊骡驴骆驼四十二万七千五百余头，用费四十四亿，军士战死四百余人。朝廷改封段颎新丰县侯，食邑万户。若论功绩，段颎当为东汉末年第一，以杀止杀，彻底平息了祸害东汉上百年的羌人之乱。
