为平羌患，东汉朝廷又征召皇甫规任度辽将军。
皇甫规到营几个月后，上书推荐中郎将张奂接替自己，说：“我听说人无不变的风俗，政治有治有乱，兵没有所谓强兵弱兵，而将却有能力强的，有能力差的。中郎将张奂，才气与谋略都极好，大家都认为他应当正位元帅。如果说我还可以担任军事，愿给我一个散官，作为张奂的助手。”
东汉朝廷批准了他的请求，以张奂代为度辽将军，皇甫规为使匈奴中郎将。
延熹六年（163年），羌人的势力更加强盛，凉州几乎沦陷。
冬天，东汉朝廷再次任命段颎为护羌校尉，乘驿马日夜兼程赶赴任所上任。
段颎到任后，连续出击当煎、勒姐等羌人部落，均获胜利。
延熹七年（164年）春，封眀、良多、滇那等部落首领三百五十五人，率领三千部落，到段颎军前投降。
当煎、勒姐部落撤退后重新集结，这年冬天，段颎率兵一万余人将其击败，斩杀其首领，杀死俘虏四千多人。
延熹八年（165年）春，段颎又进击勒姐羌，斩首四百余级，投降的有二千多人。
夏天，段颎进击在湟中的当煎羌，战败，被围困三天。
段颎采用隐士樊志张的计策，悄悄在黑夜出兵，击鼓还战，大破羌军，杀虏几千人。
这一年，段颎穷追猛打，辗转山谷间，从春天到秋天，无日不战，羌军因此又饥又困，各自逃散，转而向北去侵略武威一带。
段颎击败西羌，共斩首二万三千级，俘获数万人，马牛羊八百万头，一万多部落投降。
永康元年（167年），东羌与先零羌五六千骑攻掠关中，围祋栩（今陕西耀县），掠云阳（今陕西淳化西北），当煎等各部落集合四千多人，想进攻武威，段颎又追击至鸾鸟（今甘肃武威南），彻底击败他们，斩杀其主帅，斩首三千余级，西羌从此平定。
同年四月，先零羌攻三辅，连下两营，杀死一千多人。
张奂派司马尹端、董卓二人率兵进击，大败羌人，斩其首领，俘羌人万余人，三辅重获安定。
张奂申请把他的家由边郡敦煌渊泉迁到内地弘农华阴（今陕西华阴），得到朝廷特许。
董卓因功获得赏赐九千匹缣，拜郎中，崭露头角。
东羌先零等自从大败征西将军马贤以后，东汉朝廷不能征讨，经常侵扰三辅，虽然度辽将军皇甫规、中郎将张奂连年招降，总是投降了，又反叛。
汉桓帝刘志于是下诏问段颎：“先零东羌为恶反叛，而皇甫规、张奂各拥精兵，不能按时平定。想要你带兵东讨，不知怎样才合适，可不可以提出些策略呢？”
段颎上言说：“臣看到先零东羌虽然多次叛变，但已经大约有二万个部落向皇甫规投降。谁好谁恶，已经分清，剩下的寇虏不多了。现在张奂迟迟不前进，可能是怕敌寇外离内合，派兵前往，那些已投降的就会惊恐。并且他们自冬到春，集结驻扎不散，人马疲乏病弱，这是一种自亡的形势，只要抓紧招降，可以不发一兵而制服强大的敌人。臣认为，狼子野心，不容易用恩德结纳，他们走投无路时，虽然降服，但一收兵，他们又会骚动起来。只有用长矛挟胁白刃加在他们的颈上，他们才会害怕。估计东种所剩三万多部落，靠近塞内，道路平坦，没有燕、齐、秦、赵纵横的形势，但他们长时间骚扰并州、凉州，累次侵犯三辅，西河、上郡，已经各自迁入塞内，安定、北地又单薄危险，从云中、五原，西至汉阳二千多里，匈奴、种羌已全部占领。这好比毒瘤暗疾，留在胁下，如果不加诛灭，很快就会壮大。现在如果用骑兵五千，步兵一万，车三千辆，二三年的时间，完全可击破他们，平定他们，也不用担心用费五十四亿。这样，就可以使群羌破尽，匈奴长服。迁入塞内郡县的，可以返回本土。臣想永初年间，诸羌反叛，十有四年了，用费二百四十亿。永和末，又经七年，用八十多亿。花了这么多金钱与时间，还没有杀尽，余孽再起，到如今还在为害，现在如果不暂时疲劳民众一点，那么就永远无安宁之日。臣愿意竭尽驽钝之才，敬候节命调度。”
汉桓帝十分赞赏，完全听从他的上言。
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