段宜康在大学时期曾参与台大大陆社的学生运动，兵役后担任民主进步党早期机关报纸“民进报”总编辑林浊水助理，后又出任“立委”洪奇昌、卢修一、叶菊兰的联合助理。

1992年段宜康前往台南市，担任“立法委员”洪奇昌台南市服务处主任；1993年，高植澎代表民进党参选澎湖县长补选，段宜康又前往辅选，在高植澎当选后，段宜康出任其特别助理。

1994年，段宜康代表民进党参选台北市“议员”，并且于1998年高票连任。段宜康在担任台北市“议员”期间，与同党“议员”江盖世、李建昌合组“盖健康质询小组”，被认为是问政最为犀利的质询小组之一。2001年段宜康当选第五届“立法委员”，但2004年因民进党配票操作失误，以1400票之差败选。2006年，段宜康辞去新潮流系“总召”一职。

段宜康曾经参与“外省人台湾独立促进会”的发起，并且于1997年“认识台湾教科书”辩论时担任辩论代表。1996年，段宜康直言民进党有“福佬沙文主义”的倾向，被视为民进党进行后续修正的推动者。

2012年1月14日台湾地区重大选举中，段宜康位列民进党不分区”立委“提名第10位，成功当选第8届”立委“。