段素兴是段素真的孙子，爷爷禅位为僧后继立为帝。
段素兴“性好游狎”，又好大喜功，“广营宫室于东京，多植花草，于春登堤上植黄花，名绕道金棱，云津桥上种白花，名萦城银棱。每春月，挟伎载酒，自玉案三泉，溯为九曲流觞。男女列坐，斗草簪花，昼夜行乐。”。据说素馨花就是因他而得名，“花中有素馨者，以素兴爱之，故名。”段素兴喜欢花草，日子过得十分风流快活，“又有花遇歌则开，有草遇舞则动”，于是段素兴“令歌者傍花，舞者傍草。”“素兴在位，荒淫日甚”，结果被相国高氏废掉，立了段思平的玄孙段思廉。
段思廉是段思平的曾孙段智恩之子，颇有人望，是时，高氏为相国，遂与诸大臣废素兴而立思廉。段氏之位转回段思平子孙一系，就像南宋高宗以后帝位又还给了宋太祖赵匡胤的子孙。
段素兴在位3年，用了两个年号，圣明(1042—？)、天明(？—1044)，史家用他最后一个年号称之为大理天明帝，一如文经帝段思英。