段小环出生于山东省，2005年考入北京电影学院，在校期间就开始出演影视作品，2009年正式毕业。

2007年7月，参与拍摄反映杂技艺术家夏菊花艺术人生的电视剧《杂技皇后夏菊花》。

2011年，在王联平执导的缉毒警匪剧《红蝎子之带泪梨花》中饰演柳媛。

2012年，出演以云南边防总队的真实缉毒故事为蓝本的电视话剧《带泪梨花之美丽重生》。

2013年，在讲述共产党人与特务进行斗争的谍战剧《零号刺杀》中饰演机要秘书姚冶芳。4月1日，出席奢侈品牌秋冬款服装秀；10月，受邀参加了在北京举行的VISCAP时装发布会。

2015年，参演的由亳州市拍摄的电影《天下第一针》在央视6套电影频道首映。

2013年12月受邀参加在北京举办的年度汽车品牌颁奖。

段小环一出道便以其清新大气的靓丽形象引起业内关注。在电视剧《红蝎子》之“带泪梨花”、《美丽重生》，电影《柠檬黄的味道》、《大碗茶》中展露不俗的表演功力。段小环在谍战电视剧《一号刺杀》中担任重要角色，新角色的尝试，渐渐显示出她戏路广、造型多变的新一代女星潜质。