昭皇后之妹，两位王妃都是段末波之女）的侄女，因此她和慕容宝是表兄妹的关系。慕容垂纳段元妃为继室在慕容垂称燕王（384年）时，。慕容垂的弟弟慕容德也娶段元妃的妹妹段季妃为继室。慕容垂称帝，封段元妃为夫人。建兴三年（388年）四月丁亥，慕容垂册封段元妃为皇后，对她十分宠幸。段元妃给慕容垂生了两个儿子渤海王慕容朗和博陵王慕容鉴。段元妃聪明有决断，她看到慕容垂的皇太子慕容宝缺乏能力，建议慕容垂另立有才能的皇子为皇太子，像辽西王慕容农和高阳王慕容隆，又建议慕容垂将他奸诈的儿子赵王慕容麟处死，但慕容垂拒绝，并怒