段成式在当时文名颇著，与著名诗人李商隐、温庭筠号称“三才”，但其诗歌艺术成就远逊于温、李。所著《酉阳杂俎》，分类记载各种异事方物，被《新唐书·艺文志》列入了小说家类。书以内容广博，历来受到人们的重视，学者多所征引。所记古代中外传闻、神话、故事、传奇，丰富多彩，有些篇章曲折地反映了社会现实，为研究唐传奇提供了极为可贵的资料。同时，书中还辑录了南北朝和唐代的若干史料，其中记述了唐代统治阶级的秘闻轶事，南北朝交聘使者的应对和仪礼，以及民间婚丧嫁娶、风土习俗，旁及中外文化、物产交流，这些或得之于传闻，或采之于遗文秘籍，为我们研究古代史和中外关系史，提供了珍贵的资料。此外，关于陨星、化石、矿藏的记载，动物、植物形态、特性的说明，也极富科学价值。
《酉阳杂俎》在国外，也颇受重视。美国东方学者劳费尔所著《中国伊朗编》，英国作家李约瑟所著《中国科学技术史》，都曾对此书给予高度评价，李更摘引书中不少材料。当然，书中也有诡怪不经、荒诞无稽之谈，是其糟粕。
另外，段成式的诗文也有一定的成就，与温庭筠、李商隐齐名，时号“三十六”，因段、温、李三人皆排行十六，故有“三十六体”之称。三人皆为晚唐文之高手。研究段成式的诗文，可与其笔记小说相互参照，对全面了解唐代社会的思想文化与文学艺术，大有裨益。