宗在奉天听到段秀实的死讯后，悔恨当初没有任用他，涕泪交流地哭了许久，下令追赠段秀实为太尉，谥号忠烈，赏赐五百户的赋税，庄园、府第各一座。长子封三品官，其余的子嗣封五品官，都是正品官员。德宗回到京城后，又下令祭祀段秀实，表彰门庭，亲自题写碑文，下诏命主管官吏为段秀实树碑立庙。自贞元年间后历朝，但凡赦书节文褒奖忠烈，一定以段秀实为首。

段秀实的儿子段伯伦为他建庙，唐文宗李昂下诏赐给仪仗队，又赐给国库的绫绢五百匹，用少牢的规格祭祀。段伯伦去世后，宰相李石请求文宗增加办丧事的财物衣衾，郑覃说：“自古以来的为国捐躯者，还没有谁比得上段秀实。”唐文宗难受地说：“段伯伦应增加丧葬待遇。”于是停朝一天，以示对忠臣后代的敬意。

南宋文天祥作《正气歌》，颂扬了许多历史上仁人志士，其中“击贼笏”指的就是段秀实以笏击朱泚之事。

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