《全唐詩》收錄其詩詞30多首，多華艷之作，也不乏清麗之篇。其文學成就主要不在詩歌，而是體現在所著代表作《酉陽雜俎》之中。這部書內容繁雜，有自然現象、文籍典故、社會民情、地產資源、草木蟲魚、方術醫藥、佛家故事、中外文化、物產交流等等，可以說五花八門，包羅萬象，具有很高的史料價值。其中諸如李白讓高力士脫靴、王勃寫文章蒙在被里打腹稿等故事，膾炙人口，流傳很廣。從中國小說史的角度來看，這部書最有價值的部分是志怪小說。魯迅對此曾予以高度評價，以為這部書與唐代的傳奇小說“并駕齊驅”。后人蒲松齡的《聊齋志異》就是對這種文體的繼承和發展。應該說這部書是一部上承六朝，下啟宋明以及清初志怪小說的重要著作。清代紀昀等人編寫的《四庫全書總目綱要》指出：對于這部書，“故論者雖病其浮夸，而不能不相征引，自唐以來，推為小說之翹楚。”

段成式青年時期為官宦子弟，英俊瀟灑，彬彬有禮，活潑好動。他的好友周繇《嘲段成式》詩中寫道：“蹴鞠且徒為，寧如目送時。報仇慚選耎（怯弱），存想恨逶遲。促坐疑辟咡（交談時側著頭避免口氣觸及對方），銜杯強朵頤（鼓著腮頰嚼食之態）。恣情窺窈窕，曾恃好風姿。色授（睹貌動情）應難奪，神交愿莫辭。”此詩寫了他年輕時的風貌。段成式自幼即力學苦讀，博學強記，少好獵。其禪見洽聞，為時人所嘆服，自言：“成立以君子恥一物不知”，故他的博聞在唐代作家中是不多見的。成式歷任秘書省校書郎，吉州、處州、江洲刺史，直至太長少卿。成式為官期間，曾為故里修七孔拱橋，架通南北之路。鄉人為記段氏功德，遂將相鄰的段、加、馬、喬四村改名為“段橋”，并刊石立碑。

段成式年輕時隨父親段文昌（曾任四川節度使等職）轉徙各地，了解各地風土人情、軼聞趣事，開拓了生活視野，加之他精研苦學，博覽了包括官府秘籍在內的大量圖書。他以讀書為嗜，博學強記，矩識淵博。段成式和當時的詩人溫庭筠、李商隱、李群玉、周繇結為朋友，往來密切。這對他的詩文創造也產生了很深的影響。段成式曾因父親段文昌的關系，就任秘書省校書郎，居府第“修行里”。他自己說：“武宗癸亥三年夏，予與張君希復善繼，同官秘書。”這是公元843年，他大約40來歲的事情。后來他“累官遷尚書郎”，又出任江州刺史，至“大中中歸京，仕至太常少卿”。他居長安時，“以閑放自適”，“尤深于佛書”，這正是他晚年生活的概括。他于懿咸通四年六月卒，享年約六十一歲。

在唐代晚期文學家中，段成式的文學成就是多方面的。他能詩善文除代表作志怪小說集《酉陽雜俎》傳于后世外，在《全唐詩》中還收入他的詩詞30多首，《全唐文》中收入他的文章11篇。在詩壇上，他與李商隱、溫庭筠齊名，號稱“三十六”（段、李、溫均排行十六，故稱）。現存段成式的詩，多是絕句和律詩，十分講究詞采的艷麗，風格清麗秀美。晚唐社會“官亂人貧，盜賊并起，土崩之勢，憂在旦危”，皇帝仍舊終日宴游，不理朝政。在這樣的社會環境里，段成式信佛讀經，飲酒賦詩唱和，以解其憂，詩中多流露出超脫世俗的消極情緒。