段文振，北海期原人。
祖父段寿，西魏沧州刺史。
父亲段威，北周洮州、河州、甘州、渭州四州刺史。
段文振小时就有膂力，胆量过人，生一性一正直，通晓时务。
刚为宇文护亲信时，宇文护知他有才干，提拔他当中外府兵曹。
后来，北周武帝在晋州进攻北齐的海昌王尉相贵，尉相贵的亚将侯子钦、崔景嵩为内应。
段文振以槊为杖，与崔仲方等几十人率先登上晋州城。
段文振随崔景嵩到尉相贵的住处，拔一出佩刀迫他投降，尉相贵不敢动弹，晋州城于是被攻下。
北周武帝十分高兴，赐他布帛上千段。
进而攻占文侯、华谷、高壁三城，他都有功劳。
到攻并州时，他攻陷城东门而进去，北齐安德王高延宗惧怕而出来投降。
朝廷录他前后的功勋，将授他高官，因有人上谗言而被谴责，因此只授他上仪同，赐他襄国县公的爵位，食邑一千户。
进而他又平定邺都，又赐他罗绮二千匹。
后来他随滕王宇文荄攻击稽胡，打破敌军。
历任相州别驾、扬州总管长史。
入京任天官都上士，随韦孝宽经略淮南。
不久尉迟迥作乱，当时段文振的老母亲和妻子儿女都在邺城，尉迟迥派人引一诱他，文振不顾，归随隋高祖。
高祖任他为丞相掾，兼任宿卫骠骑。
司马消难投奔陈国后，高祖让段文振安一抚淮南。
回京后，授他卫尉少卿，兼任内史侍郎。
不久以行军长史身份随达奚震讨伐背叛的南蛮，平定了他们，被加授上开府。
过了一年多，升任鸿胪卿。
卫王杨爽北征突厥，让段文振任长史，因功劳簿不实而被免官。
后作石州、河州二州刺史，很有威名和恩惠。
迁任兰州总管，改封龙岗县公。
突厥人进犯边塞，他以行军总管的身份率部破敌，一直追击到居延塞才回还。
开皇九年(589)，隋国大举伐陈，以段文振为元帅秦王的司马，另兼行军总管。
平定江南后，授他为扬州总管司马。
不久他又转任并州总管司马，因母丧离职。
不久，令他复职管事，他坚持推辞，但朝廷不许可。
几年后，授他云州总管，不久任太仆卿。
开皇十九年，突厥人进犯边塞，段文振以行军总管的身份抵敌，在沃野遭遇达头可汗，大破敌军。
段文振早先与王世积有旧交，起初，文振北征，王世积送给他骆驼、马匹。
文振回京后，王世积因罪被杀，段文振因与他交好，功勋于是不被录取。
次年，率部出灵州道以防备胡人，无敌而还。
越間蛮反叛，段文振讨平了他们，朝廷赐他奴婢二百人。
仁寿初年，嘉州獠造反，段文振以行军总管身份讨伐他们。
他领兵出山谷间，被贼人袭击，前后阻于险，不得相互救援，官军于是大败。
段文振又收集散兵，出其不意而攻击他们，最后打败贼人。
段文振生一性一刚正，不肯在人之下。
当初，官军在益州驻扎，他拜见蜀王杨秀，样子对蜀王不大恭敬，杨秀很忌恨他。
到现在，杨秀告段文振军白白地败绩送死。
右仆射苏威，与段文振有矛盾，因此上谗言害他。
他因此被除名。
到杨秀被废王后，段文振上表申冤，高祖安慰他，授他大将军。
不久授他灵州总管。
炀帝即位后，调他任兵部尚书，待遇很深。
随军征讨吐谷浑，段文振督兵驻扎在雪山，连营三百多里，东接杨义臣，西连张寿，把吐谷浑国主围困在覆袁川。
他因战功升任右光禄大夫。
炀帝巡幸江都，让段文振兼管江都郡事。
段文振见高祖那时容纳突厥的启民可汗于塞内，又嫁给他公主，不断地赏赐他，到了大业初，对他的赏赐更多。
段文振考虑到，突厥可汗，狼子野心，恐为国家祸害。
于是他上表说：“我听说古时候远方人不乱近处人，夷人不乱华夏。
周宣王外攘戎狄，秦始皇筑城万里，这是远谋良计，不能忘记。
我看国家容纳启民可汗，给他士兵吃的，借给他地利。
如按我的糊涂想法，以为这种作法欠妥当。
为什么呢？胡人的生一性一，不亲近人，很贪婪，他弱小时就投靠你，强大了就反要吃掉你，这是他们的本一性一。
我学问不渊博，不能有远见，只听说过晋朝的刘曜、梁代的侯景的事。
近代这些事情的应验，众所周知，依我看来，启民可汗必为国家大害。
依我的计策，按时打发他走，让他们到塞外去。
然后设上烽火，沿着边境防守，一定要严密，这是千秋万代的长远谋略。”当时，兵曹郎斛斯政专掌兵权。
段文振知道他是个凶险无德的家伙，不可把机密大权交给他，所以屡次对炀帝说这事，炀帝都不采纳。
辽东战争爆发，炀帝授段文振左侯卫大将军，率部出南苏道。
在路上，他病得很重，上表炀帝说：“我以凡庸、微贱之身，幸逢盛世，承受奖励提拔，我的荣誉超过了同辈人。
但是，我的智能无所可取，得到的又太多，因此我常念叨国家的大恩，废寝忘食，我常想效犬马之劳，以报答国家大恩于万一。
但我养身无方，疾病于是很重。
抱着如此深的愧疚，就要永远地埋在地下，我承受不了巨大遗憾，于是略略陈述一点我的管见。
我看这辽东小丑，不服严刑，我国远降六军，皇上御驾亲征。
但是，夷狄多行其诈，皇上要多多防备。
他们往往口里说投降，心里却想背叛，可谓诡计多端，请不要随意接受他们投降。
眼下水位正好下降，我军不可迟疑，但愿皇上严令各路人马，星夜奔驰，水陆俱进，出其不意，那么平壤这座孤城，就可攻下来了。
如果打下了平壤，就挖了他们的根，其余城邑自可平定。
如不按时平定，假如遇上绵绵秋雨，深为阻隔，兵粮又尽，强兵在前头，革末革曷人在后头，迟疑不决，这不是上策。”几天后，段文振在军中去世。
炀帝看了他的表章，悲叹很久，追赠他为光禄大夫、尚书右仆射、北平侯，谥号为“襄”。
赐他家缣帛一千段，粮食二千石，在仪仗队的鼓吹下，送他到墓地。
段文振有十个儿子。