杜杲出身官宦之家，其父杜颖，官至江西提点刑狱。杜杲因父亲的关系被安排在海门盐场供职，未上任即被福建提点刑狱陈彭寿召去代理闽尉，之后又被江、淮制置使李珏聘为幕僚。嘉定十二年（1219年），金兵围攻滁州（今安徽兴滁县），他带兵救援。在激战中，他面部被射中二箭，不但没有下战场，而且方寸不乱，沉着指挥战斗，极大地激励了士气，打退了金兵的进攻。金兵久攻不下只好退兵。此役，显示了他出众的军事才干，调任江山县丞。淮西制置使曾式中担任庐州（今安徽合肥市）节度推官时，当地发生兵变，杜杲单骑前往平息了叛乱。其时，驻在榆林埠（今陕西榆林）的数万金兵请降，有人建议在金兵投降后杀之，夺取辎重。杜杲认为：“杀降不仁，夺货不义，纳之则有后患”，主张对金兵进行教育，后悉数遣散。端平元年（1234年），金为宋、蒙所灭。朝廷要收复金人所占据的“三京”（今开封、洛阳、商丘），派庐州守全子才和大将赵葵、赵范将出征。杜杲任淮西转运判官，他认为“江淮灾荒连年，移南实北，腹心之地反为可虑了”，上奏朝廷极力反出师河洛。嘉熙元年（1237年），蒙古宗王口温不花部攻安丰，时杜杲知安丰军，他先把军民迁到淮城，命儿子杜庶押运银粮接应，设伏兵于城的四周。蒙古军扑了个空，杜杲即率军穷追猛打，大获全胜，蒙古军败退。蒙军又利用火炮攻城，把安丰城的城楼全部摧毁。杜杲一开始也是一坏即马上补上，后来杜杲发明了一种用木材搭构起来的移动木楼，因为很高，可以放到护城壕沟的旁边，上面开有箭窗可以射击，楼与楼之间用横木连接，可以如同城墙上一样的调动兵力，这种楼的坚固度是普通城楼的三倍，而且制作方便，杜杲一下子就做了几百个，布置成防线，哪个楼被蒙军击毁了就同位置换一个新楼上去，就如同一道移动城墙。经过长时间的围攻，蒙军终于用石头在安丰的护城壕沟河上填出二十七道坝桥，可以直接攻击安丰城，但杜杲马上派宋兵攻夺并扼守住护城壕沟内侧的二十七个桥头。蒙军又组织了一批敢死勇士，身批十余层牛皮做的厚甲，连面部都罩住，向宋军发动冲击。杜杲又利用再严密的铠甲也不能完全遮住眼睛的特点，挑选了一批宋军中的神射手，使用一种特制的小箭，专门射击蒙军的眼睛，杀伤了许多蒙军中的敢死勇士。随着蒙军攻城时间的拖长，各路宋军援军也接近安丰，池州都统制吕文德便是第一个率援军到达安丰城外的宋将。他用计一举突破蒙军包围圈，杀入安丰城中与杜杲会合。宋军士气大振，并且获知了外围宋军的部署和作战计划。于是，在又一次蒙军借助风势进行火攻失败之后，杜杲招募敢死勇士向蒙军反攻，夺得一些蒙军填住护城壕沟河的坝桥，并在随后约定的时间里，安丰城里的杜杲军、吕文德军，与安丰城外的余玠军、赵东军、夏皋军等内外夹击蒙军，击退蒙军，并把蒙军的火炮、攻城器械等来不及撤走的器具全部摧毁，蒙军遭受严重打击，遗尸一万七千多具后仓皇撤退。安丰三个月的坚守，是宋军在两淮战场取得的又一个重大胜利。战后，杜杲升任淮西制置副使兼知庐州。嘉熙二年（1238年）秋，也就是蒙军在安丰失败半年多之后，蒙古大帅察罕率蒙军再次大举进攻两淮，蒙军号称80万大军，包围了庐州（今安徽合肥），意图攻破庐州，然后以巢湖为基地训练水军以渡过长江。这一次蒙军作好了更加充分的准备，攻城的器械是数倍于当初进攻安丰时候的器械。然而，注定蒙古得不到好处的就是，杜杲因守安丰有功，升任淮西制置副使兼知庐州，制置副司的衙门，就设在庐州。如同半年多前安丰之战，蒙军与宋军都兵来将往地斗着攻守器械，蒙军为了阻止宋军增援，筑了一道六十里长的土墙将庐州围起来，但最终也给杜杲毁去，蒙军继续用炮攻击庐州，但是杜杲这次利用庐州城内充足的物资，再上次设计的木楼的基础上加设炮楼，与蒙军展开炮战。如此这般的攻守战进行了一段时间之后，蒙军知道无法攻下杜杲防守的庐州，只好撤围转而向东进兵。然而这时的杜杲手中的兵力，已经不是安丰时候的那点兵力了。杜杲等蒙军撤走大半后，乘胜开城门袭击蒙军后军。宋将陆旺、李威率两百敢死将士直插蒙军后军，打败了蒙军。杜杲指挥其他宋军追杀了数十里才回军。又派吕文德、聂斌等率水军扼守淮水，使蒙军无法继续南下。此战之后，杜杲因功升淮西制置使。第三年，蒙古军又大举进犯，杜杲趁其征途疲乏，命子杜庶及统制吕文德、聂斌监军，自外出击，连传捷报27次。朝廷得报惊喜，升杜杲为权刑部尚书，他恳辞。淳祐元年（1241年），杜杲再三请辞，朝廷授予工部尚书，以直学士职退休。淳祐二年（1242年），蒙古军大举南侵，杜杲应诏为官，任太平州（今安徽当涂）知州，不久提拔为华文阁学士、沿江制置使、知建康（今江苏南京）府，行官留守，节制安庆（今安徽安庆市）、和州（今安徽和县）、无为（今安徽无县）三郡。在真州（今江苏仪征）又大败元军。淳祐八年（1248年）病故，享年75岁。朝廷赠开府仪同三司。