段文振，北海期原人。
祖父段壽，西魏滄州刺史。
父親段威，北周洮州、河州、甘州、渭州四州刺史。
段文振小時就有膂力，膽量過人，生性正直，通曉時務。
剛為宇文護親信時，宇文護知他有才幹，提拔他當中外府兵曹。
後來，北周武帝在晉州進攻北齊的海昌王尉相貴，尉相貴的亞將侯子欽、崔景嵩為內應。
段文振以槊為杖，與崔仲方等幾十人率先登上晉州城。
段文振隨崔景嵩到尉相貴的住處，拔出佩刀迫他投降，尉相貴不敢動彈，晉州城於是被攻下。
北周武帝十分高興，賜他布帛上千段。
進而攻佔文侯、華谷、高壁三城，他都有功勞。
到攻并州時，他攻陷城東門而進去，北齊安德王高延宗懼怕而出來投降。
朝廷錄他前後的功勳，將授他高官，因有人上讒言而被譴責，因此只授他上儀同，賜他襄國縣公的爵位，食邑一千戶。
進而他又平定鄴都，又賜他羅綺二千匹。
後來他隨滕王宇文荄攻擊稽胡，打破敵軍。
歷任相州別駕、揚州總管長史。
入京任天官都上士，隨韋孝寬經略淮南。
不久尉遲迥作亂，當時段文振的老母親和妻子兒女都在鄴城，尉遲迥派人引誘他，文振不顧，歸隨隋高祖。
高祖任他為丞相掾，兼任宿衛驃騎。
司馬消難投奔陳國後，高祖讓段文振安撫淮南。
回京後，授他衛尉少卿，兼任內史侍郎。
不久以行軍長史身份隨達奚震討伐背叛的南蠻，平定了他們，被加授上開府。
過了一年多，升任鴻臚卿。
衛王楊爽北征突厥，讓段文振任長史，因功勞簿不實而被免官。
後作石州、河州二州刺史，很有威名和恩惠。
遷任蘭州總管，改封龍崗縣公。
突厥人進犯邊塞，他以行軍總管的身份率部破敵，一直追擊到居延塞才回還。
開皇九年(589)，隋國大舉伐陳，以段文振為元帥秦王的司馬，另兼行軍總管。
平定江南後，授他為揚州總管司馬。
不久他又轉任并州總管司馬，因母喪離職。
不久，令他復職管事，他堅持推辭，但朝廷不許可。
幾年後，授他雲州總管，不久任太僕卿。
開皇十九年，突厥人進犯邊塞，段文振以行軍總管的身份抵敵，在沃野遭遇達頭可汗，大破敵軍。
段文振早先與王世積有舊交，起初，文振北征，王世積送給他駱駝、馬匹。
文振回京後，王世積因罪被殺，段文振因與他交好，功勳於是不被錄取。
次年，率部出靈州道以防備胡人，無敵而還。
越間蠻反叛，段文振討平了他們，朝廷賜他奴婢二百人。
仁壽初年，嘉州獠造反，段文振以行軍總管身份討伐他們。
他領兵出山谷間，被賊人襲擊，前後阻於險，不得相互救援，官軍於是大敗。
段文振又收集散兵，出其不意而攻擊他們，最後打敗賊人。
段文振生性剛正，不肯在人之下。
當初，官軍在益州駐紮，他拜見蜀王楊秀，樣子對蜀王不大恭敬，楊秀很忌恨他。
到現在，楊秀告段文振軍白白地敗績送死。
右僕射蘇威，與段文振有矛盾，因此上讒言害他。
他因此被除名。
到楊秀被廢王后，段文振上表申冤，高祖安慰他，授他大將軍。
不久授他靈州總管。
煬帝即位後，調他任兵部尚書，待遇很深。
隨軍征討吐谷渾，段文振督兵駐紮在雪山，連營三百多里，東接楊義臣，西連張壽，把吐谷渾國主圍困在覆袁川。
他因戰功升任右光祿大夫。
煬帝巡幸江都，讓段文振兼管江都郡事。
段文振見高祖那時容納突厥的啟民可汗於塞內，又嫁給他公主，不斷地賞賜他，到了大業初，對他的賞賜更多。
段文振考慮到，突厥可汗，狼子野心，恐為國家禍害。
於是他上表說：「我聽說古時候遠方人不亂近處人，夷人不亂華夏。
周宣王外攘戎狄，秦始皇築城萬里，這是遠謀良計，不能忘記。
我看國家容納啟民可汗，給他士兵吃的，借給他地利。
如按我的糊塗想法，以為這種作法欠妥當。
為什麼呢？胡人的生性，不親近人，很貪婪，他弱小時就投靠你，強大了就反要吃掉你，這是他們的本性。
我學問不淵博，不能有遠見，只聽說過晉朝的劉曜、梁代的侯景的事。
近代這些事情的應驗，眾所周知，依我看來，啟民可汗必為國家大害。
依我的計策，按時打發他走，讓他們到塞外去。
然後設上烽火，沿著邊境防守，一定要嚴密，這是千秋萬代的長遠謀略。」當時，兵曹郎斛斯政專掌兵權。
段文振知道他是個凶險無德的傢伙，不可把機密大權交給他，所以屢次對煬帝說這事，煬帝都不採納。
遼東戰爭爆發，煬帝授段文振左侯衛大將軍，率部出南蘇道。
在路上，他病得很重，上表煬帝說：「我以凡庸、微賤之身，幸逢盛世，承受獎勵提拔，我的榮譽超過了同輩人。
但是，我的智能無所可取，得到的又太多，因此我常念叨國家的大恩，廢寢忘食，我常想效犬馬之勞，以報答國家大恩於萬一。
但我養身無方，疾病於是很重。
抱著如此深的愧疚，就要永遠地埋在地下，我承受不了巨大遺憾，於是略略陳述一點我的管見。
我看這遼東小丑，不服嚴刑，我國遠降六軍，皇上御駕親征。
但是，夷狄多行其詐，皇上要多多防備。
他們往往口裡說投降，心裡卻想背叛，可謂詭計多端，請不要隨意接受他們投降。
眼下水位正好下降，我軍不可遲疑，但願皇上嚴令各路人馬，星夜奔馳，水陸俱進，出其不意，那麼平壤這座孤城，就可攻下來了。
如果打下了平壤，就挖了他們的根，其餘城邑自可平定。
如不按時平定，假如遇上綿綿秋雨，深為阻隔，兵糧又盡，強兵在前頭，革末革曷人在後頭，遲疑不決，這不是上策。」幾天後，段文振在軍中去世。
煬帝看了他的表章，悲歎很久，追贈他為光祿大夫、尚書右僕射、北平侯，謚號為「襄」。
賜他家縑帛一千段，糧食二千石，在儀仗隊的鼓吹下，送他到墓地。
段文振有十個兒子。