段志玄早年与父亲客居太原，后从高祖起兵，隶属李世民部下，随其平定王世充，累升至秦王府右二护军。
玄武门之变时，段志玄拒绝太子李建成的引诱，扶助李世民登上帝位，升任左骁卫大将军，封樊国公。
贞观年间，段志玄担任西海道行军总管，征讨吐谷浑，后升任右卫大将军，改封褒国公，并世袭金州刺史。
贞观十六年(642年)，段志玄病逝，追赠扬州都督，谥号忠壮。
历史如何评价段志玄
李世民：①司徒赵国公无忌、……故辅国大将军扬州都督褒忠壮公志元、……故徐州都督胡壮公秦叔宝等：或材推栋梁，谋猷经远，纲纪帷帐，经纶霸图;或学综经籍，德范光炜，隐犯同致，忠谠日闻;或竭力义旗，委质藩邸，一心表节，百战标奇;或受庙堂，辟土方面，重氛载朗，王略遐宣。
并契阔屯夷。
劬劳师旅，赞景业於草昧，翼淳化於隆平。
②理怀沈毅，气干强雄，蜀汉委质，早效忠款。
颍川从我，备尽心力，预艰虞於藩朝，陪戎征於阃外。
勤宣阶陛，功表旌旗，西城之地，襟带巴蜀，藩翰之重，实俟勋庸。
吕温：褒公虎臣，先运而臻。
谒帝太原，许唐以身。
拥剑驾气，腾风跃云。
积忠累仁，光有厥勋。
建旄北伐，细柳宵屯。
风谧霜凝，严扃达晨。
天子之使，驻车军门。
安众秉威，此真将军。
桓桓，克壮有闻。
刘昫：敬德夺槊陷阵，鼓勇王师，却赂报恩，竭忠霸主。
然而奋拳负气，非自全之道;文皇告诫之言，可为功臣药石。
叔宝善用马槊，拔贼垒则以寡敌众，可谓勇矣。
知节志平国难，拜隼篽则致命辅君，可谓忠矣。
而并晓世充之猜贰，识唐代之霸图，可谓见几君子矣。
志玄中镝不言，竟安师旅。
公谨投龟定议，志助储君。
皆所谓猛将谋臣，知机识变。
有唐之盛，斯实赖焉。
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