段星羽于2001年在湖南省郴州市出生，她的童年和青少年时期都在这个风景秀丽的城市度过，并在当地完成了从小学到高中的系统教育。在郴州这片人文底蕴深厚的土地上，她不仅汲取了知识，也逐渐培养起对艺术表演的浓厚兴趣。2020年夏天，在顺利完成高中学业后，段星羽毅然选择了艺术发展的道路，报名参加了竞争激烈的全国艺术类统一招生考试。凭借出色的专业素养和扎实的舞台表现力，她在众多考生中脱颖而出，最终以表演专业全国排名第三的优异成绩，成功考入了上海戏剧学院表演系本科班，开启了她在专业表演领域的深造之旅。
二零二一年九月一日，由段星羽担纲主演的玄幻题材电影《西游魔童红孩儿》于爱奇艺平台正式上线播映，她在影片中塑造了一位外表柔美、内心坚韧的龙女形象，此次演出也标志着她个人演艺生涯中的首部影视剧作品面世；同年十月二十二日，段星羽又在一部播出的武侠古装剧集《刺客学苑》里亮相，生动演绎了性格既霸气又不失娇俏可爱的角色姹紫飞嫣；也在同一年内，她所主演的青春偶像剧《偶然发现的夏天》宣布开机，在该剧中她化身古灵精怪、充满想象力的二次元漫画家夏天，展现了其活泼灵动的表演风格。进入二零二三年后，段星羽的演艺事业持续发展，八月二十二日，其主演的奇幻爱情剧《不一样的萧先生》同样在爱奇艺播出，此次她再度饰演一位思维跳跃、行事俏皮的鬼马漫画家宋忆橘；随后在十一月三日，她与白鹿、王鹤棣、沈羽洁等多位演员联袂主演的都市言情剧《以爱为营》登陆湖南卫视与观众见面，剧中她细腻刻画了初入职场、带着青涩与憧憬的年轻女孩程蓓儿一角，进一步拓宽了其角色演绎的维度。
在2024年与2025年期间，演员段星羽参与了多部影视作品的拍摄与播出，其演艺行程颇为密集，展现了她在不同类型剧集中的多样表现。2024年6月26日，由她主演的都市家庭情感剧《上有老下有小》正式与观众见面，她在剧中生动演绎了古灵精怪、充满活力的少女张依依；随后在8月12日，她出演的古装爱情轻喜剧《柳舟记》也顺利播出；至9月23日，另一部她参与的热血冒险题材剧集《镇魂街之热血再燃》如期上线。同年10月23日，段星羽主演的古装微短剧《妆心记》播出，她在此剧中塑造了美妆天才许朝朝这一角色；11月1日，她与赵露思、刘宇宁等演员合作出演的古装传奇剧《珠帘玉幕》也与观众见面；紧接着在11月10日，由她主演的另一部古装爱情剧《十万狂花入梦来》宣布顺利杀青；到了12月30日，她领衔主演的都市奇幻剧《龙行龘龘》播出，她在剧中饰演了身份神秘的“龙女”延铃。 进入2025年，段星羽的演艺活动依然活跃。1月2日，她与张彬彬、孙珍妮等人合作出演的古装神话剧《千朵桃花一世开》于优酷视频平台播出，她在剧中扮演了镜花宫弟子崔婉婉；1月12日，由她主演的爱情剧《偷生》在腾讯视频上线，她饰演了性格鬼马活泼的少女宋一一；2月18日，她与白敬亭、章若楠等演员共同出演的都市爱情剧《难哄》也如期播出。同年3月，由她领衔主演的另一部爱情剧《她唇之上》正式宣布开机；4月2日，她出演的时代敢爱剧《值得爱》播出；5月26日，她主演的古装轻喜剧《临渊浮生》完成拍摄并杀青，她在剧中诠释了性格豪爽正义且天赋异禀的医女白芷；两天后的5月28日，她出演的浪漫偶像青春成长剧《陷入我们的热恋》播出；8月18日，她参与的纯爱奇谭剧《子夜归》与观众见面；11月30日，她出演的少年群像悬疑探案剧《天书黎明》播出；直至12月25日，她出演的硬核刑侦题材剧集《罚罪2》也最终播出。
2022年4月，段星羽正式受邀担任“美好+1传播官”，她怀着真诚的关怀与责任感，为“宝藏小屋”公益项目的孩子们精心录制了一系列宝藏课堂视频。这些视频内容生动丰富，不仅旨在为流动儿童提供有益的知识与陪伴，更希望借此机会向社会各界发出诚挚的呼吁，邀请更多人一同关注并支持城市流动儿童的成长与发展，共同为他们的未来创造更温暖、更包容的成长环境。
在荧幕之外，段星羽展现出一种古灵精怪又充满阳光的可爱气质，她所分享的生活照也常常洋溢着“鬼马少女”般的俏皮与“元气甜妹”的甜美，这种鲜明的个人特质恰好与网络剧《不一样的萧先生》中“宋忆橘”这个角色形象形成了颇为自然的契合。不仅如此，段星羽对于表演艺术始终怀有自己独到的理解和鲜明的个人风格。在拍摄过程中，为了能够更全面、更立体地塑造人物，她不仅会反复钻研剧本、揣摩角色的细微之处，还时常主动与导演进行深入交流，共同探讨如何通过更丰富的表演层次来呈现角色的内心世界。自从进入演艺圈以来，她始终以踏实而稳健的步伐前行，不断尝试各种不同类型的角色，既不急躁也不懈怠，正是凭借这份对待演艺事业的真诚与专注，她在行业内赢得了许多认可与好评，同时也让广大观众逐渐注意到她身上所具备的强劲可塑性与发展潜力。