2006年，出演吕乐执导的青春电影《十三棵泡桐》，在片中饰演男主角陶陶，这是他的首部电影作品，从而正式进入演艺圈。
2007年，与林晓凡、王希维、王尉合作主演数字电影《男孩都想有辆车》，在片中饰演男二号锥子。
2009年，出演话筒式话剧《当咖啡遇到电视》，在剧中饰演男主角石月，这是他的首部话剧作品。
2010年，出演范冰冰、陈柏霖、肥龙主演的文艺电影《观音山》，在片中饰演街头帮头目。
2011年，出演莫文蔚、郭涛、戴立忍、文章主演的都市爱情电影《万有引力》，在片中饰演花样跳伞运动员海桥。
2012年，出演滕华涛执导的首部星座微电影《爱情宅急便》，在片中饰演执着的摩羯男小安；同年，与李昕芸、韩雯雯、吕聿来合作主演青春爱情电影《有种》，在片中饰演男主角三宝。
2013年，与王希维、张子栋合作主演青春励志题材微电影《失联者》，在片中饰演男主角。
2014年，与欧豪、陈都灵、杨洋、胡夏合作主演青春爱情电影《左耳》，在片中饰演喜欢吧啦的黑人；同年，与Mike隋合作主演微电影《6号赛车》，在片中饰演一位带有孤独气质的赛车手；同年12月，获得“华盛顿独立电影节”最佳男演员奖。
2015年，与苏妙玲、左立、虎虎合作主演音乐舞台剧《栀子花开Neverland》，在剧中饰演男主角邱林，并为该剧演唱主题曲《梦幻岛》及插曲《抱抱靠靠》；同年，与郑凯、米咪、黄仁德、马吟吟合作主演根据饶雪漫同名小说改编的现代青春爱情剧《左耳》，在剧中延续电影《左耳》继续饰演喜欢吧啦的黑人，他是唯一一位既参演了电影版《左耳》又参演电视剧版《左耳》的演员，并且饰演同一个人，这是他的首部电视剧作品。
2016年9月14日，与刘烨、张译、王子文主演由曹保平执导的悬疑片《追凶者也》，在片中饰演落魄古惑仔王友全，并凭借该片提名第17届华语电影传媒大奖最佳男配角奖。
2017年7月，作为固定嘉宾参加江苏卫视锻造式综艺节目《来吧，兄弟》的录制，这是他的综艺首秀。
2018年4月，友情出演李程彬、郭姝彤主演的剧情片《镜像人·明日青春》，在片中饰演热爱赛车的富二代周晓杰；4月28日，与徐峥、王丽坤主演的悬疑片《幕后玩家》全国公映，他在片中饰演田雨。
电影奖项
华语电影传媒大奖
段博文拥有极具辨识度的外形和扎实的演技。他在多部电影中塑造了许多令人印象深刻的重要角色，大银幕经验非常丰富，并且对不同类型角色的演绎更是有自己一套独到的方式。
段博文是一个很有“灵气”的男孩，有着超乎同龄人的深邃。他是一个外表玩世不恭的“坏男孩”，内心却腼腆纯洁，他将会是又一个孙红雷。长期的历练使得他在独具演员个人风格的同时兼备优秀演员的纯熟演技。
《来吧，兄弟》是段博文的综艺首秀，他在节目中展现出了其惊人的耐力、良好的体力以及缜密的逻辑思维和不言放弃的兄弟精神。
