段家井原名三眼井，明万历二十七年，兵备副使荆州修建成三眼井堡，城中龙王庙前掘一井有三眼出水，故名三眼井。
宋朝时称汜水关。
元朝时为游牧地区，明朝建堡，清朝前盛后衰，同治三年到中华人民共和国成立，在这八十年中无人居住，1958年为寺滩乡长城大队，1976年部分人迁往一期灌区于家窑，1980年为八道泉乡三眼井大队，1989年留守山区村民全部搬迁8里外的现居住点，正式设立段家井村。
2004年机构改革后划归上沙沃镇，沿用至今。