段韶说：“步行的人气势必然有限，眼下积雪深厚，交战不便，不如严阵待守。彼劳我逸，打败他们是有把握的。”不久交战，大败周军，周军的前锋全被消灭，无一活口，后边的部众连夜逃走。
武成帝下令段韶率骑兵追击，出塞后没有追上而回。武成帝赏其功，别封段韶怀州武德郡公，进位太师。
北周大冢宰宇文护的母亲阎氏先配中山王，宇文护听说母亲还在人世，于是就修书北齐，请归还阎氏，并愿通好。此时突厥多次骚扰边地，段韶驻军塞下防御。武成帝派黄门徐世荣乘驿车带着宇文护的信向段韶请教。段韶认为周人反复，不讲信义，其晋阳之役，就是证明。宇文护对外是丞相，在内其实为王。既为母亲请和，却不派一介之使申其情怀。我们则依据一纸之书，就送还其母，这恐怕是在向周示弱。我认为，姑且佯装同意，等些日子再放不迟。武成帝不听，于是派遣使者依礼送还。
宇文护得到母亲后，依然遣将尉迟迥等袭击洛阳。武成帝诏令兰陵王高长恭、大将军斛律光率部抵御，军队驻扎在邙山下，滞留未进。武成帝召段韶询问：“现在我想派王去解救洛阳之围，但突厥驻军在这里，又要派人防御，王认为该如何处置？”段韶说：“北虏侵扰边地，是容易处理的事情，如今西羌窥视逼近内地，这才是心腹之病，我请求受诏南行。”
武成帝说：“我的意思也是这样。”于是便命令段韶督察一千精骑，从晋阳出发。五天后就渡过黄河，段韶与手下大将商议办法。段韶清晨带领二百骑兵与诸军一同登上邙阪，想看看周军的阵势。来到大和谷，就遇上周军，旋即派人驰告各营，集中兵马。
段韶马上同诸将摆开阵势以作防备。段韶为左军，高长恭为中军，斛律光为右军，与周军相对。段韶对着周军喊：“你们的宇文护有幸得到母亲，却不怀恩报德，今天之来，究竟是何意思？”周军说：“老天派我们来的，有什么大惊小怪的？”
段韶说：“上天赏善罚恶，大概是派你们来送死的吧？”周军便将步兵摆放在前，向山上冲去。段韶认为敌徒步我骑马，就指挥部众边退边引诱，候其疲惫，一齐下马攻击。短兵相接，周军大溃。其中军所指处，也是迅速瓦解，投坠溪谷而死的就有许多。
包围洛阳城的敌人，马上逃遁，弃置营幕而不顾，从邙山到谷水三十里的距离内，到处都是抛撒着的军资器物。武成帝亲自来到洛阳，慰问将士，在河阴摆设宴席，款待众将，又策勋命赏，拜段韶太宰，封灵武县公。天统三年（567年），除左丞相，又封永昌郡公，食沧州干。
武平二年（571年）正月，段韶由晋州道抵达定陇，筑威敌、平寇二城后返回京师。二月，周军寇掠，后主高纬派段韶与右丞相斛律光、太尉兰陵王高长恭一同抵御。三月底，到达西部边境。柏谷城这个地方，是敌人把守着的天险，石城千仞，诸位将领没有哪个敢于围攻。
段韶说：“汾北、河东若要为国家所有，如不拔除柏谷，就像得了痼疾。估计他们的援兵，当在南道会合，如今截断这一要路，使他的援兵无法赶来。他们的城墙虽高，但是很狭窄，用火弩射击，完全可以攻下。”
诸将认为他的主意好，于是鸣鼓齐攻，城墙坍塌，俘虏其仪同薛敬礼，斩杀许多首级，仍然在华谷筑城，置戍后凯旋。朝廷封段韶广平郡公。
同月，北周又派将军寇掠北齐边境。右丞相斛律光首先率领军队出讨，段韶也请求同行。五月，攻打服秦城。周军在姚襄城南再起城镇，东接定阳，又挖出深堑，断绝大道。段韶就偷偷抽调壮士，从北边发起袭击。又派人秘密地渡过黄河，与姚襄城内联络，请他们作内应，过河来的有一千多人，周军才开始发现。于是交战，周军大败，虏获其仪同若干显宝等人。诸将都想向新城发起进攻。
段韶不同意，说：“此城一面临河，三面险地，不能进攻。即使攻了下来，也只不过是一座城池而已。倒不如再作一城雍塞其归路，攻克服秦，齐心协力进击定阳，这是最好的选择。”将士都认为这个主意好。
六月，转围定阳，但定阳城主帅开府仪同杨范闭城固守，段韶军未能攻下。段韶登山观看城中的情势，之后便纵兵猛攻。七月，夺取外城，斩获许多敌军首级。这时段韶突然在军中病倒，由于内城还未攻下，他对兰陵王高长恭说：“此城三面是深涧，没有退路，只有东南一处可以与外面沟通。贼如果突围，必须走东南这条路，我们挑选精兵把守，自然可以捉住逃敌。”
高长恭便下令一千多壮士在东南涧口埋伏。这天深夜果然像段韶预计的那样，周军弃城而逃，伏兵一拥而上，周军大溃，杨范两手反绑投降，其众全被俘虏。
此时，段韶病情更加严重，因而提前回到了京师，以功别封乐陵郡公。同年八月己未日，段韶因病去世。后主在东堂为段韶举哀，赠帛千段及温明秘器、辒辌车，出殡之日，军士们列成仪仗一直送到平恩墓地，后主又征调民夫为其起冢。
赠假黄钺、使持节、都督朔并定赵翼沧齐兖梁洛晋建十二州诸军事、相国、太尉、录尚书事、朔州刺史，谥号忠武。
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