1977年，段鑲鋒出生於湖南省武岡市荊竹鎮謝皮村，一個石頭窩深處的湘西小村。這是一個只有120畝旱地，501畝水田（全靠老天下雨的水田），其他都是石頭山的900餘人的小山村。
恢復高考30多年來，謝皮村有近120人考取了大學，50多人成為北京大學、清華大學等國內知名大學的學子，11位大學博士導師，4位哈佛大學、劍橋大學博士，2位全球傑出青年發明家。
更令人稱奇的是該村第11組，平均每3人中就有一個大學生。美國哈佛大學畢業後成為美國十大傑出青年科學家的段鑲鋒，就是這個組的。段鑲鋒讀書成績棒，他的二哥段中華更棒。據說段中華讀小學一年級時，回到家裡說，那一年級的書我不要讀了，父母親將他送到2年級讀。到二年級讀了幾天，段中華又說，那2年級的書，我也不要讀了。於是父母親只好送他到小學三年級讀。這樣段中華小學一、二年級就沒有讀，從小學三年級讀起……段中華的確有出息，大學畢業後，遠渡重洋成為美國哈佛大學的博士。
在這樣的環境下成長的段鑲鋒，從小就以二哥段中華為榜樣，發誓要「青出於藍而勝於藍」超過二哥。
讀高中時，段鑲鋒考上了武岡市第二中學。一所歷史悠久、傳統優良、成績斐然的湖南省示範性普通高級中學，被譽為"湘西南一顆璀璨的文化明珠"。
1992年，15歲的段鑲鋒考入中國科學技術大學少年班。
1996年，19歲的段鑲鋒獲得第16屆郭沫若獎學金。郭沫若獎學金要求前三年學習成績的平均績點（GPA）居所在學院前5%之內的學生才有資格申請。即使在天才堆裡，他還是脫穎而出。
1997年，段鑲鋒本科畢業後赴美留學，全獎進入美國哈佛大學學習，跟他二哥比肩。
1999年，段鑲鋒獲得哈佛大學化學碩士學位，獲得MRS全美傑出研究生獎金獎。
美國材料研究學會(MRS)「傑出研究生獎」旨在表彰和鼓勵學術成就和最新材料研究顯示出卓越水平的研究生，凡獲獎學生基本前途非凡，大多數都能當教授。
段鑲鋒的研究領域主要為納米材料和器件，以及它們在電子學、能源領域和生物醫療領域的應用。
2001年，段鑲鋒與妻子黃昱合作完成的納米成果被Science評為2001年世界十大科技進展，併名列榜首。段鑲鋒因此獲得全美發明家競賽大獎。
1990年開始的全美「大學發明家競賽」由美國專利商標局和全美發明家名人堂主辦，宗旨是鼓勵大學院校學生在科學、工程、數學、科技上創意發明。
2002年，段鑲鋒的妻子黃昱獲得全美發明家競賽大獎。
段鑲鋒夫婦連續3年贏得全美「大學發明家競賽」大獎。
2002年，段鑲鋒獲得哈佛大學物理化學博士學位，再次獲得MRS全美傑出研究生獎金獎。
2002年，段鑲鋒進入美國Nanosys高科技公司工作，是該公司的聯合創始人之一。歷任聯合技術顧問、先進技術科學家、先進技術高級科學家、先進技術部經理和首席科學家。
2003年，段鑲鋒被美國Technologykeview評為當年的「世界百位傑出青年發明家」之一，入選世界前100名化學家榜第41位，世界前100名材料科學家第20位。
2008年，段鑲鋒進入美國加州大學洛杉機分校工作，先後擔任助理教授（2008年-2012年）、終身副教授（2012年-2013年）、終身教授（2013年至今）。
2011年，段鑲鋒入選湯森路透集團發布的2000-2010年全球頂尖100化學家名人堂榜單，列為全球第41位、華人第7位；同時入選全球頂尖100材料學家名人堂榜單，列為全球總排名第20位，華人第7位。9月，段鑲鋒獲得2010年度美國青年科學家總統獎。該獎項設立於1996年，代表美國政府賦予在獨立從事科學研究事業初期的青年科學家的最高榮譽。
2013年，段鑲鋒被聘為湖南大學特聘教授。同年年底，段鑲鋒組建「微納系統與器件」課題組，並牽頭組建了湖南大學微納結構與器件測試公共平臺。8月，段鑲鋒獲得貝爾比獎章，是第三位獲得該獎的華人。
截至2017年，段鑲鋒先後主持美國國家科學基金和美國國家衛生研究院基金等多項重要課題，共發表學術論文180餘篇，其中包括Science、Nature及Nature子刊20多篇，被引次數超過30000次，並擁有超過40項美國專利。
2018年，段鑲鋒入選2017年度長江學者獎勵計劃，當選長江學者講座教授。
從石頭窩深處走出來的天才少年，讓全世界對他刮目相看。讓我們拭目以待，看他還會創造怎樣的明天！