段秀實，字成公，隴州汧陽縣人，唐朝中期名將。幼讀經史，稍長後習武，為人謙恭樸實，早年征戰於西域，參與怛羅斯之戰，曆任安西府別將、隴州大堆府果毅、綏德府折衝都尉等職。安史之亂後，輔佐大將李嗣業、荔非元禮、白孝德平叛，後更任邠寧節度行軍司馬兼都知兵馬使，協助節度使馬璘治鎮。升任四鎮北庭行軍及涇原鄭潁節度使，總攬西北軍政，累封張掖郡王，在他任內，邊患稍減，使百姓安居樂業，後因得罪宰相楊炎而被調回長安，改授司農卿。涇原兵變發生，叛將朱泚企圖稱帝，段秀實當庭勃然而起，以笏板攻擊朱泚，因此遇害。史稱“自古歿身以衛社稷者，無有如秀實之賢”。
段秀實，本籍姑臧，因曾祖父段師濬出任隴州刺史，並留在隴州沒有回家鄉，於是變成汧陽人，段秀實的祖父段達，曾任右衛中郎，他的父親段行琛，曾任洮州司馬，後因段秀實功被贈官揚州大都督。六歲時母親病重，他急得七天不吃不喝，等母親病情好轉才肯吃飯，當時人們稱他為“孝童”。到他長大後，深沉忠厚，能做決斷，慷慨激昂有救天下的誌向，被推薦為明經，他的朋友輕視他，段秀實說：“搜章摘句，憑這本事不能為國立功。”就放棄了。
安西節度使馬靈察將段秀實錄為別將，跟隨馬靈察征伐護蜜國有戰功，被拜為安西府別將，高仙芝接替馬靈察成為安西節度使，段秀實轉而跟隨高仙芝。高仙芝舉兵包圍怛邏斯，後來黑衣大食的援軍前來救援，高仙芝兵敗，唐軍士氣大衰。夜間，段秀實聽到副將李嗣業的聲音，因而大聲斥責他說：“害怕敵人而逃跑，是不勇敢，為了自己脫險而讓大家陷入危難，是不仁義。”李嗣業慚愧不已，便與段秀實一起重整敗軍。唐軍回安西後，李嗣業向高仙芝表示，希望任命段秀實為判官，高仙芝則任命他為隴州大推府果毅。
封常清接替高仙芝擔任安西節度使，段秀實隨封常清出征大勃律，進軍賀薩勞城，一戰而勝。封常清想要追趕逃跑的敵人，段秀實勸他說：“敵軍出弱兵，是引誘我軍，請吩咐部隊去搜索山林。”果然發現敵人的伏兵，於是將其一舉殲滅。此後，段秀實因戰功改任綏德府折衝都尉。
唐肅宗李亨於靈武即位，征召安西節度使梁宰前往協助平定安史之亂，梁宰想逗留觀望形勢變化，李嗣業暗中答應了，段秀實對李嗣業說：“哪有天子告急，臣子不動，卻相信流言的，難道您也這樣想？”李嗣業於是求見梁宰，請求派兵，梁宰同意了，就派出了步騎兵五千人，由李嗣業率領奔赴朔方軍，段秀實任其副手，屢立戰功。後李嗣業任節度使，段秀實因父親去世，悲痛守喪超出喪製，李嗣業已被任命為節製，思念段秀實像失去了左右手，上表請求征召段秀實複官，任命他為義王友，充任節度使判官。
安慶緒奔逃到鄴城，李嗣業與眾將領率軍圍困他，將作戰物資放在河內，李嗣業上表請任段秀實為懷州長史，暫時管理軍州，並兼節度留守後方，負責提供後援糧草。當時軍隊疲勞，錢糧缺少，秀實接連不斷地督運糧草，招兵買馬，來充實前線軍隊。各路軍隊在愁思崗激戰，李嗣業中流箭陣亡，眾將推舉荔非元禮代管李嗣業的軍隊，段秀實聽說此事後，立即寫信給先鋒將白孝德，讓他派兵護送李嗣業的靈柩到河內，段秀實親自與文武官員在縣境迎接，並拿出全部私人錢財給李嗣業辦喪事。荔非元禮推崇他的義氣，便奏請朝廷任命他為光祿少卿，仍任節度使判官。
邙山戰敗，荔非元禮移駐翼城，不久後發生兵變，荔非元禮被部下殺死，將領大多數也被害，隻有段秀實因為為人恩義誠信，被士兵們敬服，都在他的周圍跪拜，不敢殺害他，將士們另外推舉白孝德任節度使，人心稍稍安定，段秀實又升任光祿卿，任白孝德的判官。段秀實共輔佐三任節度使，愈加有名。
吐蕃占領長安，唐代宗李豫逃到陝西，段秀實勸白孝德帶軍去協助代宗，白孝德改任邠寧節度使後，並奏任段秀實為太常卿、代理支度營田二副使。白孝德率軍西進，駐軍奉天，當時國家糧倉空虛，縣府官吏不知道從哪裏可以弄到糧草供應軍隊，於是都逃走了，軍隊就散開搶掠，白孝德製止不住。段秀實私下說：“如果任用我做軍侯，哪能亂到這地步呢？”司馬王稷報告了這事，於是命段秀實任都虞候，掌管奉天行營的軍務，他號令嚴明，軍中畏懼，軍隊地方都安寧了，代宗聽說後很長時間讚歎不已，回師邠寧後，繼續擔任都虞候，被白孝德推薦任涇州刺史。
新任邠寧節度使馬璘奏請加封段秀實為開府儀同三司，馬璘遇事常同段秀實商量。當時，軍中有一位能拉開二十四石弓的士兵犯了偷盜罪，馬璘想予以赦免，段秀實說：“將領有偏愛，法令就不一致，即使韓信、白起再生，也不能治理好。”馬璘認為他說得對，最後下令殺死這名士卒，馬璘決定的事中有不合理的，段秀實一定堅持爭辯，到馬璘認錯為止。
馬璘在涇州修築城防時，段秀實任留後，馬璘歸來後，段秀實因勤懇被加封為禦史中丞，馬璘隨即奉命移任涇州節度使，他的軍隊曾從西域四鎮、北庭到中原勤王，在外地頻繁調動，因辛苦導致很多人埋怨。刀斧將王童之見人心浮動，引誘他們叛亂。有人報告了這事，並且說：“應嚴加戒備，他們約定以打更鼓聲為號。”段秀實就把打更人召來，假裝因時間不準發怒，告誡他們說：“每到一更籌碼到了，一定要來報告。”每次報告，都命令延長幾刻時間，四更打完天就亮了。
軍中報時不一致，王童之的叛亂不能發動。第二天，報告人又說：“今天晚上將燒草料場，約定救火人一齊叛亂。”段秀實嚴加警備，半夜火裏果然起火，段秀實就派人在軍中下令說：“敢去救火的斬首！”王童之住在外邊營地，請求進來救火，段秀實不答應。第二天，逮捕了王童之，連他的同黨八人一起斬首示眾，下令說：“膽敢推遲遷移的人滅族！”部隊於是遷到涇州。
當時，駐地的倉庫儲糧不多，外城沒有居民，朝廷為此擔心，便命令馬璘管轄鄭、潁兩州來供應涇原軍，命令段秀實任留後。軍隊不缺錢糧，兩州因此太平，馬璘嘉獎他的功績，奏請朝廷任他為行軍司馬兼都知兵馬使。馬璘在鹽倉與吐蕃交戰失敗，他被敵軍攔隔，到傍晚還沒有回來，涇原兵馬使焦令諶等人和敗兵爭相奪門入城。有人勸段秀實登城拒守，段秀實回答：“主帥不知在何處，當前的任務是攻擊敵軍，難道能苟且求生嗎！”段秀實召見焦令諶等人，責備他們說：“按軍法規定，失去大將，部下都得處死。各位忘掉了死嗎！”焦令諶等人十分慌恐，跪拜在地，請求段秀實給他們下命令。段秀實於是派遣所有城中沒有參加過戰鬥的士兵出城，在東原布陣，並收羅散兵遊勇，擺出準備拚死作戰的姿態。吐蕃很畏懼，逐漸退卻，入夜，馬璘才得以回城。
馬璘病重，不能管事，便請段秀實代理節度副使兼任左廂兵馬使，段秀實就命十將張羽飛任招召將，派兵警戒，以防意外。馬璘去世，軍中數千人奔走號哭，節度府的門庭屏牆外一片哀哭聲，段秀實都不讓他們進去，他命令押牙馬頔在裏麵辦理喪事，李漢惠在外麵接待賓客，馬璘的妻妾子孫位居堂中，宗族父老位居庭內，高級將領位居堂前，衙內親兵在營中哭泣，百姓分別在家守候。如果兩個人在通衢要道偶然說話，就將他們抓住，囚禁起來，不是護送靈柩出喪的人不得遠送。吊唁哭拜都有儀式和禮節，送喪遠近都有規定，違者依軍法處治。都虞候史廷幹、兵馬使崔珍、十將張景華圖謀在治喪時作亂，段秀實知道後，奏報朝廷讓史廷幹入朝宿衛，崔珍移軍駐守靈台，將張景華補任外職，不殺一人，節度軍府安然無恙。
段秀實被正式授任涇州刺史，兼禦史大夫，四鎮、北庭行軍和涇、原、鄭、潁節度使。他在任三四年間，邊患有所緩解，他為人簡樸坦率和氣，遠近的人都稱讚他。當時依照法律，官員身兼二職可拿兩份俸祿，段秀實隻拿一份，不是因公聚會，他不奏樂喝酒，家裏沒有樂妓和小妾，沒有多餘的財產，而他回到家裏，隻是安居靜思而已。
段秀實回京城朝見代宗，在蓬萊殿回答代宗的提問，代宗問及安定邊防的謀略，段秀實在地上畫出地形圖，分門別類、井井有條地回答，代宗高興，慰勞賞賜他很豐厚，又賞賜他第一等的住宅，實封一百戶，讓他回到任所。吐蕃一萬騎兵從青石嶺前來，進逼涇州，代宗命段秀實與郭子儀、朱泚共同抵禦。
唐德宗李適即位，加封段秀實檢校禮部尚書，封張掖郡王。宰相楊炎想實施元載過去的計劃，修築原州城，開挖陵陽渠，派宮中使者收集意見，於是問段秀實是否可行。段秀實認為春天不能征勞役，請求等待農閑，楊炎認為他反對自己的計劃，就征召段秀實入朝任司農卿，奪去他的兵權，派邠寧節度使李懷光兼任涇原節度使，向西擴張，不久，劉聞喜叛亂，城也沒能建。
涇原兵變，朱泚占據長安，朱泚因段秀實長期失去兵權，猜想他必定鬱鬱不樂，便派數十人騎馬傳召他，段秀實閉門拒絕來使，騎兵跳牆而入，用兵器劫持了他。段秀實估計自己不能幸免，便對子弟說：“國家蒙受災難，我能夠躲避到何處去！我自當為國家殉難，你們應去自求生路。”於是，段秀實前往見朱泚，朱泚高興地說：“段公一來，我的大事可望成功了。”朱泚請段秀實入坐，向他詢問計謀，段秀實勸說他道：“您本來以忠義著稱於天下，現在涇原軍因犒勞賞賜不豐厚，驟然猖獗而起，致使聖上流離失所。若說犒勞賞賜不夠豐厚，那是有關部門的過錯，聖上哪裏能夠知道此事！您最好用這個道理開導將士，說明禍福，迎接聖上，再回宮中，這是沒有比這更大的功勞了！”朱泚默不作聲，心中不快，但認為段秀實與自己都是被朝廷所廢黜的，所以還是推心置腹地委任他。左驍衛將軍劉海賓、涇原都虞候何明禮、孔目官岐靈嶽，都是段秀實平素所厚待的人，段秀實暗中與他們計議誅殺朱泚，迎接德宗。
朱泚派涇原兵馬使韓旻率精兵三千人，聲稱迎接德宗，實際上是襲擊奉天。當時奉天的防守非常薄弱，段秀實對岐靈嶽說：“事情危急了！”他讓岐靈嶽盜用姚令言的印符，命令韓旻暫且回軍，與大隊人馬同時出發。由於姚令言的印信未能盜來，段秀實便盜用司農卿的印符，招募了擅長奔走的人去追趕韓旻。韓旻行至駱驛，得到印符便回軍了。段秀實與共同策劃的人們說：“韓旻一回來，我輩是要無一幸免的了。我自當直接與朱泚搏鬥，將他殺死，若不能成功，便一死了之，終究不能作朱泚臣屬的！”於是，段秀實讓劉海賓、何明禮暗中聯絡軍中將士，準備使他們從外部響應。韓旻回軍後，朱泚和姚令言極為震驚，岐靈嶽獨自承擔罪名而死，沒有牽連段秀實等人。
不久，朱泚傳召李忠臣、源休、姚令言及段秀實等人商議稱帝事宜，段秀實猛然起身，奪去源休的象牙朝笏，走上前去，往朱泚的臉上吐口水，大罵道：“狂妄的叛賊！我恨不能將你斬為萬段，豈肯隨從你造反呢！”於是，用朝笏擊打朱泚，朱泚舉起手來抵擋，僅被擊中額頭，血花濺到地上。二人相互搏鬥，一旁侍從倉皇失措，劉海賓不敢上前，乘亂逃走，李忠臣前去幫助朱泚，朱泚得以匍匐著脫身逃走。段秀實知道事情不能成功，便對朱泚的黨羽說：“我不和你們一起造反，為什麽不殺死我！”眾人爭相上前，將他殺害，享年六十五歲，據說朱泚還一邊止血，一邊對眾人說：“他是義士啊！不要殺他。”段秀實死後，朱泚甚為悲慟，以三品官的喪禮將其埋葬。
德宗在奉天聽到段秀實的死訊後，悔恨當初沒有任用他，涕淚交流地哭了許久，下令追贈段秀實為太尉，諡號忠烈，賞賜五百戶的賦稅，莊園、府第各一座。長子封三品官，其餘的子嗣封五品官，都是正品官員。德宗回到京城後，又下令祭祀段秀實，表彰門庭，親自題寫碑文，下詔命主管官吏為段秀實樹碑立廟。自貞元年間後曆朝，但凡赦書節文褒獎忠烈，一定以段秀實為首。
段秀實的兒子段伯倫為他建廟，唐文宗李昂下詔賜給儀仗隊，又賜給國庫的綾絹五百匹，用少牢的規格祭祀。段伯倫去世後，宰相李石請求文宗增加辦喪事的財物衣衾，鄭覃說：“自古以來的為國捐軀者，還沒有誰比得上段秀實。”唐文宗難受地說：“段伯倫應增加喪葬待遇。”於是停朝一天，以示對忠臣後代的敬意。
南宋文天祥作《正氣歌》，頌揚了許多曆史上仁人誌士，其中“擊賊笏”指的就是段秀實以笏擊朱泚之事。
段秀實，本籍姑臧，因曾祖父段師濬出任隴州刺史，並留在隴州沒有回家鄉，於是變成汧陽人，段秀實的祖父段達，曾任右衛中郎，他的父親段行琛，曾任洮州司馬，後因段秀實功被贈官揚州大都督。六歲時母親病重，他急得七天不吃不喝，等母親病情好轉才肯吃飯，當時人們稱他為“孝童”。到他長大後，深沉忠厚，能做決斷，慷慨激昂有救天下的誌向，被推薦為明經，他的朋友輕視他，段秀實說：“搜章摘句，憑這本事不能為國立功。”就放棄了。
安西節度使馬靈察將段秀實錄為別將，跟隨馬靈察征伐護蜜國有戰功，被拜為安西府別將，高仙芝接替馬靈察成為安西節度使，段秀實轉而跟隨高仙芝。高仙芝舉兵包圍怛邏斯，後來黑衣大食的援軍前來救援，高仙芝兵敗，唐軍士氣大衰。夜間，段秀實聽到副將李嗣業的聲音，因而大聲斥責他說：“害怕敵人而逃跑，是不勇敢，為了自己脫險而讓大家陷入危難，是不仁義。”李嗣業慚愧不已，便與段秀實一起重整敗軍。唐軍回安西後，李嗣業向高仙芝表示，希望任命段秀實為判官，高仙芝則任命他為隴州大推府果毅。
封常清接替高仙芝擔任安西節度使，段秀實隨封常清出征大勃律，進軍賀薩勞城，一戰而勝。封常清想要追趕逃跑的敵人，段秀實勸他說：“敵軍出弱兵，是引誘我軍，請吩咐部隊去搜索山林。”果然發現敵人的伏兵，於是將其一舉殲滅。此後，段秀實因戰功改任綏德府折衝都尉。
唐肅宗李亨於靈武即位，征召安西節度使梁宰前往協助平定安史之亂，梁宰想逗留觀望形勢變化，李嗣業暗中答應了，段秀實對李嗣業說：“哪有天子告急，臣子不動，卻相信流言的，難道您也這樣想？”李嗣業於是求見梁宰，請求派兵，梁宰同意了，就派出了步騎兵五千人，由李嗣業率領奔赴朔方軍，段秀實任其副手，屢立戰功。後李嗣業任節度使，段秀實因父親去世，悲痛守喪超出喪製，李嗣業已被任命為節製，思念段秀實像失去了左右手，上表請求征召段秀實複官，任命他為義王友，充任節度使判官。
安慶緒奔逃到鄴城，李嗣業與眾將領率軍圍困他，將作戰物資放在河內，李嗣業上表請任段秀實為懷州長史，暫時管理軍州，並兼節度留守後方，負責提供後援糧草。當時軍隊疲勞，錢糧缺少，秀實接連不斷地督運糧草，招兵買馬，來充實前線軍隊。各路軍隊在愁思崗激戰，李嗣業中流箭陣亡，眾將推舉荔非元禮代管李嗣業的軍隊，段秀實聽說此事後，立即寫信給先鋒將白孝德，讓他派兵護送李嗣業的靈柩到河內，段秀實親自與文武官員在縣境迎接，並拿出全部私人錢財給李嗣業辦喪事。荔非元禮推崇他的義氣，便奏請朝廷任命他為光祿少卿，仍任節度使判官。
邙山戰敗，荔非元禮移駐翼城，不久後發生兵變，荔非元禮被部下殺死，將領大多數也被害，隻有段秀實因為為人恩義誠信，被士兵們敬服，都在他的周圍跪拜，不敢殺害他，將士們另外推舉白孝德任節度使，人心稍稍安定，段秀實又升任光祿卿，任白孝德的判官。段秀實共輔佐三任節度使，愈加有名。
吐蕃占領長安，唐代宗李豫逃到陝西，段秀實勸白孝德帶軍去協助代宗，白孝德改任邠寧節度使後，並奏任段秀實為太常卿、代理支度營田二副使。白孝德率軍西進，駐軍奉天，當時國家糧倉空虛，縣府官吏不知道從哪裏可以弄到糧草供應軍隊，於是都逃走了，軍隊就散開搶掠，白孝德製止不住。段秀實私下說：“如果任用我做軍侯，哪能亂到這地步呢？”司馬王稷報告了這事，於是命段秀實任都虞候，掌管奉天行營的軍務，他號令嚴明，軍中畏懼，軍隊地方都安寧了，代宗聽說後很長時間讚歎不已，回師邠寧後，繼續擔任都虞候，被白孝德推薦任涇州刺史。
新任邠寧節度使馬璘奏請加封段秀實為開府儀同三司，馬璘遇事常同段秀實商量。當時，軍中有一位能拉開二十四石弓的士兵犯了偷盜罪，馬璘想予以赦免，段秀實說：“將領有偏愛，法令就不一致，即使韓信、白起再生，也不能治理好。”馬璘認為他說得對，最後下令殺死這名士卒，馬璘決定的事中有不合理的，段秀實一定堅持爭辯，到馬璘認錯為止。
馬璘在涇州修築城防時，段秀實任留後，馬璘歸來後，段秀實因勤懇被加封為禦史中丞，馬璘隨即奉命移任涇州節度使，他的軍隊曾從西域四鎮、北庭到中原勤王，在外地頻繁調動，因辛苦導致很多人埋怨。刀斧將王童之見人心浮動，引誘他們叛亂。有人報告了這事，並且說：“應嚴加戒備，他們約定以打更鼓聲為號。”段秀實就把打更人召來，假裝因時間不準發怒，告誡他們說：“每到一更籌碼到了，一定要來報告。”每次報告，都命令延長幾刻時間，四更打完天就亮了。
軍中報時不一致，王童之的叛亂不能發動。第二天，報告人又說：“今天晚上將燒草料場，約定救火人一齊叛亂。”段秀實嚴加警備，半夜火裏果然起火，段秀實就派人在軍中下令說：“敢去救火的斬首！”王童之住在外邊營地，請求進來救火，段秀實不答應。第二天，逮捕了王童之，連他的同黨八人一起斬首示眾，下令說：“膽敢推遲遷移的人滅族！”部隊於是遷到涇州。
當時，駐地的倉庫儲糧不多，外城沒有居民，朝廷為此擔心，便命令馬璘管轄鄭、潁兩州來供應涇原軍，命令段秀實任留後。軍隊不缺錢糧，兩州因此太平，馬璘嘉獎他的功績，奏請朝廷任他為行軍司馬兼都知兵馬使。馬璘在鹽倉與吐蕃交戰失敗，他被敵軍攔隔，到傍晚還沒有回來，涇原兵馬使焦令諶等人和敗兵爭相奪門入城。有人勸段秀實登城拒守，段秀實回答：“主帥不知在何處，當前的任務是攻擊敵軍，難道能苟且求生嗎！”段秀實召見焦令諶等人，責備他們說：“按軍法規定，失去大將，部下都得處死。各位忘掉了死嗎！”焦令諶等人十分慌恐，跪拜在地，請求段秀實給他們下命令。段秀實於是派遣所有城中沒有參加過戰鬥的士兵出城，在東原布陣，並收羅散兵遊勇，擺出準備拚死作戰的姿態。吐蕃很畏懼，逐漸退卻，入夜，馬璘才得以回城。
馬璘病重，不能管事，便請段秀實代理節度副使兼任左廂兵馬使，段秀實就命十將張羽飛任招召將，派兵警戒，以防意外。馬璘去世，軍中數千人奔走號哭，節度府的門庭屏牆外一片哀哭聲，段秀實都不讓他們進去，他命令押牙馬頔在裏麵辦理喪事，李漢惠在外麵接待賓客，馬璘的妻妾子孫位居堂中，宗族父老位居庭內，高級將領位居堂前，衙內親兵在營中哭泣，百姓分別在家守候。如果兩個人在通衢要道偶然說話，就將他們抓住，囚禁起來，不是護送靈柩出喪的人不得遠送。吊唁哭拜都有儀式和禮節，送喪遠近都有規定，違者依軍法處治。都虞候史廷幹、兵馬使崔珍、十將張景華圖謀在治喪時作亂，段秀實知道後，奏報朝廷讓史廷幹入朝宿衛，崔珍移軍駐守靈台，將張景華補任外職，不殺一人，節度軍府安然無恙。
段秀實被正式授任涇州刺史，兼禦史大夫，四鎮、北庭行軍和涇、原、鄭、潁節度使。他在任三四年間，邊患有所緩解，他為人簡樸坦率和氣，遠近的人都稱讚他。當時依照法律，官員身兼二職可拿兩份俸祿，段秀實隻拿一份，不是因公聚會，他不奏樂喝酒，家裏沒有樂妓和小妾，沒有多餘的財產，而他回到家裏，隻是安居靜思而已。
段秀實回京城朝見代宗，在蓬萊殿回答代宗的提問，代宗問及安定邊防的謀略，段秀實在地上畫出地形圖，分門別類、井井有條地回答，代宗高興，慰勞賞賜他很豐厚，又賞賜他第一等的住宅，實封一百戶，讓他回到任所。吐蕃一萬騎兵從青石嶺前來，進逼涇州，代宗命段秀實與郭子儀、朱泚共同抵禦。
唐德宗李適即位，加封段秀實檢校禮部尚書，封張掖郡王。宰相楊炎想實施元載過去的計劃，修築原州城，開挖陵陽渠，派宮中使者收集意見，於是問段秀實是否可行。段秀實認為春天不能征勞役，請求等待農閑，楊炎認為他反對自己的計劃，就征召段秀實入朝任司農卿，奪去他的兵權，派邠寧節度使李懷光兼任涇原節度使，向西擴張，不久，劉聞喜叛亂，城也沒能建。
涇原兵變，朱泚占據長安，朱泚因段秀實長期失去兵權，猜想他必定鬱鬱不樂，便派數十人騎馬傳召他，段秀實閉門拒絕來使，騎兵跳牆而入，用兵器劫持了他。段秀實估計自己不能幸免，便對子弟說：“國家蒙受災難，我能夠躲避到何處去！我自當為國家殉難，你們應去自求生路。”於是，段秀實前往見朱泚，朱泚高興地說：“段公一來，我的大事可望成功了。”朱泚請段秀實入坐，向他詢問計謀，段秀實勸說他道：“您本來以忠義著稱於天下，現在涇原軍因犒勞賞賜不豐厚，驟然猖獗而起，致使聖上流離失所。若說犒勞賞賜不夠豐厚，那是有關部門的過錯，聖上哪裏能夠知道此事！您最好用這個道理開導將士，說明禍福，迎接聖上，再回宮中，這是沒有比這更大的功勞了！”朱泚默不作聲，心中不快，但認為段秀實與自己都是被朝廷所廢黜的，所以還是推心置腹地委任他。左驍衛將軍劉海賓、涇原都虞候何明禮、孔目官岐靈嶽，都是段秀實平素所厚待的人，段秀實暗中與他們計議誅殺朱泚，迎接德宗。
朱泚派涇原兵馬使韓旻率精兵三千人，聲稱迎接德宗，實際上是襲擊奉天。當時奉天的防守非常薄弱，段秀實對岐靈嶽說：“事情危急了！”他讓岐靈嶽盜用姚令言的印符，命令韓旻暫且回軍，與大隊人馬同時出發。由於姚令言的印信未能盜來，段秀實便盜用司農卿的印符，招募了擅長奔走的人去追趕韓旻。韓旻行至駱驛，得到印符便回軍了。段秀實與共同策劃的人們說：“韓旻一回來，我輩是要無一幸免的了。我自當直接與朱泚搏鬥，將他殺死，若不能成功，便一死了之，終究不能作朱泚臣屬的！”於是，段秀實讓劉海賓、何明禮暗中聯絡軍中將士，準備使他們從外部響應。韓旻回軍後，朱泚和姚令言極為震驚，岐靈嶽獨自承擔罪名而死，沒有牽連段秀實等人。
不久，朱泚傳召李忠臣、源休、姚令言及段秀實等人商議稱帝事宜，段秀實猛然起身，奪去源休的象牙朝笏，走上前去，往朱泚的臉上吐口水，大罵道：“狂妄的叛賊！我恨不能將你斬為萬段，豈肯隨從你造反呢！”於是，用朝笏擊打朱泚，朱泚舉起手來抵擋，僅被擊中額頭，血花濺到地上。二人相互搏鬥，一旁侍從倉皇失措，劉海賓不敢上前，乘亂逃走，李忠臣前去幫助朱泚，朱泚得以匍匐著脫身逃走。段秀實知道事情不能成功，便對朱泚的黨羽說：“我不和你們一起造反，為什麽不殺死我！”眾人爭相上前，將他殺害，享年六十五歲，據說朱泚還一邊止血，一邊對眾人說：“他是義士啊！不要殺他。”段秀實死後，朱泚甚為悲慟，以三品官的喪禮將其埋葬。
德宗在奉天聽到段秀實的死訊後，悔恨當初沒有任用他，涕淚交流地哭了許久，下令追贈段秀實為太尉，諡號忠烈，賞賜五百戶的賦稅，莊園、府第各一座。長子封三品官，其餘的子嗣封五品官，都是正品官員。德宗回到京城後，又下令祭祀段秀實，表彰門庭，親自題寫碑文，下詔命主管官吏為段秀實樹碑立廟。自貞元年間後曆朝，但凡赦書節文褒獎忠烈，一定以段秀實為首。
段秀實的兒子段伯倫為他建廟，唐文宗李昂下詔賜給儀仗隊，又賜給國庫的綾絹五百匹，用少牢的規格祭祀。段伯倫去世後，宰相李石請求文宗增加辦喪事的財物衣衾，鄭覃說：“自古以來的為國捐軀者，還沒有誰比得上段秀實。”唐文宗難受地說：“段伯倫應增加喪葬待遇。”於是停朝一天，以示對忠臣後代的敬意。
南宋文天祥作《正氣歌》，頌揚了許多曆史上仁人誌士，其中“擊賊笏”指的就是段秀實以笏擊朱泚之事。