1957年10月，段树民生于安徽省蒙城县，籍贯安徽蒙城。

1982年，本科毕业于蚌埠医学院。

1982年9月至1985年8月，在南通医学院生理学专业学习，获硕士学位。

1985年9月至2000年1月，任南通医学院航海医学研究所教师（其间：1992年4月，晋升副研究员）。

1988年10月至1991年3月，在日本九州大学医学部生理学专业学习，获博士学位。

1997年至1999年，先后在夏威夷大学和加州大学旧金山分校做博士后研究。

2000年1月至2009年3月，在中国科学院神经科学研究所工作（其间：2000年3月，晋升研究员）。

2007年11月，当选中国科学院院士。