建寧二年(169年)，朝廷派謁者馮禪勸說漢陽散羌投降。段熲認為正是春播時間，百姓都在田野勞動，羌人雖然暫時投降，公家沒有糧食，羌虜一定再要為盜賊，不如乘虛進兵，勢必消滅。

夏天，段熲自己進營，離羌駐紮的凡亭山四五十里，派田晏、夏育率領五千人據守山上。羌人全軍發起攻擊，厲聲問道:"田晏、夏育在這裡不?湟中投降的羌都在何面?今天要決一生死。"軍中害怕，田晏等激勵士兵，拼命大戰，擊敗羌人。羌軍潰散，向東逃跑，又聚集在射虎谷，分兵把守各谷上下門。

段熲計劃一舉消滅，不使他們再逃散了，於是派千人在西縣結木為柵，廣二十步，長四十里，阻攔他們。分派田晏、夏育率七千人，悄悄地黑夜上西山，構築陣地，離羌人一里許。又派司馬張愷等率三千人上東山。羌人發覺，向田晏等進攻，分別遮堵汲水道。段熲自己率步兵、騎兵進擊水上。羌人退走，段熲於是與張愷等挾東西山，揮兵進擊，羌人大敗並潰散。段熲追至谷上下門窮山深谷之中，處處擊破。斬其主帥以下一萬九千人，獲牛馬騾驢氈裘廬帳什物不可勝數。馮禪所招降的四千人，分別安置在安定、漢陽、隴西三郡，至此東羌全部平定。段熲自出徵來共一百八十戰，斬敵首三萬八千六百餘級，獲牛馬羊騾驢駱駝四十二萬七千五百餘頭，用費四十四億，軍士戰死四百餘人。朝廷改封段熲新豐縣侯，食邑萬戶。