赶段颎。段颎于是大发兵，侵犯的鲜卑，全被斩获。段颎却因假称玺书，应伏重刑，因有功，以司寇论，罚到边境防敌。刑期满，征为议郎。这时太山、琅笽贼东郭窦、公孙举等聚众三万人，破坏郡县，朝廷派兵剿讨，几年不能平息。

永寿二年(156)，桓帝诏令公卿选举有文武全才者为将，司徒尹颂荐举段颎，于是授段颎为中郎将。讨伐东郭窦、公孙举等，获得大胜，斩了东郭窦、公孙举，获首万余级，余党有的逃散了，有的投降了。封段颎为列侯，赏赐钱五十万，任命他一个儿子为郎中。

延熹二年(159)，升为护羌校尉。值烧当、烧何、当煎、勒姐等八种羌侵犯陇西、金城边关，段颎率兵及湟中起义羌一万二千骑兵出湟谷，击败他们。追击渡黄河南逃的余部，使军吏田晏、夏育招募勇士先登，用绳索吊引，再战于罗亭，大胜，杀了他们的首领以下二千人，获俘虏一万多人，余虏都逃走了。

二年春天，剩下的羌虏又与烧何大帅侵犯张掖，攻陷巨鹿坞，杀害属国的官吏百姓。又召集他们的同种一千多部落，集中兵力向段颎的部队在拂晓发起攻击。段颎下马与他们大战，战斗到中午，刀折矢尽，虏兵也撤退。段颎追击，一边战一边走，白天黑夜战斗，割肉吞雪。四十多天，到了黄河的源头积石山，出塞外二千余里，斩烧何大帅，斩杀俘获五千多人。又分兵攻击石城羌，杀死溺死的一千六百人。烧当种九十多人投降段颎。又杂种羌驻扎白石，段颎派兵进击，斩首俘虏三千多人。冬天，勒姐、零吾种包围允街，杀害掳掠官吏人民，段颎排营救援，斩获几百人。

四年(161)冬，上郡沈氐、陇西牢姐、乌吾诸种羌联合侵犯并、凉二州，段颎率领湟中起义羌征讨。凉州刺史郭闳贪与段颎共享战功，拖延阻止段颎军使不得前进。起义羌从战太久，思念家乡故旧，全部反叛。郭闳把罪责推到段颎身上，段颎因此被捕入狱，罚作苦工。羌虏更加猖獗，攻陷营坞，又互相勾结，扰乱各郡。于是官吏人民守在朝廷为段颎申诉的数以千计。朝廷知道段颎被郭闳诬陷，皇帝下诏问段颎的情状。段颎只是请罪，不敢说受了冤枉，京师称段颎为长者。从罪人中调出来，再任为议郎，升并州刺史。当时滇那等诸种羌五六千人侵犯武威、张掖、酒泉，焚烧人民的房屋。

六年(163)，敌寇的势力更加强盛了，凉州几乎沦陷。冬天，再任段颎为护羌校尉，乘驿马赶到任所。第二年春天，羌封眀、良多、滇那等大帅三百五十五人率三千部落至段颎军前投降。当煎、勒姐种还自集结屯驻。冬天，段颎将万多人把他们击败，斩了他们的大帅，杀死俘虏四千多人。

八年(165)春天，段颎又进击勒姐种，斩首四百余级，投降的二千多人。夏天，进军击当煎种于湟中，段颎兵被打败，被围困三天，用隐士樊志张计策，悄悄地黑夜出兵，击鼓还战，大破贼军，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，获俘虏几万人，马牛羊八百万头，一万多部落投降。封段颎都乡侯，食邑五百户。