杜伏威是齐郡章丘县人，年轻时潦倒失意，也不经营谋生之业，家庭贫用不能养活自己，经常穿壁翻墙偷东西。与辅公祏是生死之交。辅公祏的姑姑家以牧羊为业，公祏多次偷羊来送给杜伏成，公祏的姑姑心有怨恨，于是告发了他们偷盗的事倩。郡县紧急追捕他们，杜伏威与辅公祏一起逃命，聚集了一帮人组成强盗集团，他当时年仅十六岁。
大业九年（613年），杜伏威逃窜到长白山（今山东章丘东北）地区，组织山贼，与辅公祏率众起义。
两人就近参加了一支小起义军，刚加入时只是小卒，但杜伏威十分勇猛，出则居前，入则殿后，很快就取得了大家的尊敬和信任，被推为首领，这是杜伏威势力的开始。江淮一带隋朝的力量比较强大，杜伏威意识到自己的小部队实力太弱，如果不尽快壮大就根本无法生存，于是努力寻找机会去联合和吞并附近的其他起义军。
连环画中农民起义军领袖杜伏威
比较典型的例子有两个，其一是下邳苗海潮，杜伏威派辅公祏对他们说：“现在我们共同遭受隋朝暴政之苦，各自为正义而起兵，力量分散势力薄弱，经常担心被抓获，为什么不联合起来使力量变得强大些呢，就不会担心隋军来制约我们了。如果你能够做首领，我定当恭敬地跟随您，如果你估量自己不能胜任，可以前来听从我的指挥，不然的话，我们就打一仗来一决高低。”苗海潮害怕了，立即率领他的同伙归附了杜伏威。另一个例子是海陵赵破阵，赵破阵听说杜伏威的士兵少就轻视他，派遣使者召唤他，要求和他合并兵力。杜伏威命令辅公祏整肃军队屯驻赵营外以防事态变化，亲自带领十个将士带着牛肉和酒进去拜见。赵破阵非常高兴，拉着杜伏威进入营帐内，把所有的头目召集到一块，举行盛大宴会并尽情痛饮。杜伏威在席上斩杀了赵破阵，然后兼并了他的同伙。从此，杜伏威军队的势力逐渐强盛起来。
实力大增后，杜伏威自称将军，纵横淮南，屯并六合，威胁江都（在今江苏省扬州市境），江都留守派校尉宋颢前来镇压，杜伏威用计将其引入芦苇荡中，放火将其烧死，不久又屠安宜城。
死里逃生大业十一年（615年）十月，东海李子通率所部万余人来淮南投靠杜伏威。李子通部的加入使杜伏威势力增强，杜伏威当然高兴，不料李子通也是个胸有大志不肯屈居人下的人，竟然突然兵变，妄图吞并杜伏威的地盘。杜伏威措手不及，全军大乱，杜伏威本人在李子通的追杀下身负重伤，关键时刻，杜伏威的养子（杜在军中挑选壮士收为养子，共有三十余人）兼大将王雄诞背负他藏匿到芦苇丛中，侥幸躲过了追杀。这次兵变，杜伏威的势力受到很大打击，从此与李子通结仇。祸不单行，趁杜伏威兵败，隋军也前来进攻，杜此时正在养伤，无法指挥，结果全军大败，其部将西门君仪的妻子勇而多力，背了杜伏威夺路而逃，王雄诞领着敢死队拼命断后，杜伏威这才逃得一命。
连败隋将大业十二年（616年）七月，杨广因北方多事，不顾群臣反对，离开长安前往江都巡幸，杜伏威部正好就在江都眼皮底下，为了保障皇帝巡幸的安全，隋派出虎牙郎将公孙上哲率军前往镇压，双方战于盐城（今江苏盐城），公孙上哲军队被全歼，随后，大将陈陵带八千精锐讨伐杜，陈、杜多次交手，毕竟陈陵的军队训练和器械远强于杜，杜伏威军连连失利。但陈陵兵力不多，想剿灭杜伏威也不容易，双方打成僵持。十二月，隋炀帝车驾到达江都，护驾骁果十余万人，声威赫赫。按理隋军应该军心大振，杜伏威难逃灭亡，不料正是杨广的到达给了杜伏威崛起的机会。正逢当年是荒年，老百姓本来就已无以为生，再被官府如此压榨，终于造成了一场大饥谨。据记载，老百姓先是吃树皮树叶，后煮土为食，“诸物皆尽，乃自相食”。大量百姓揭竿而起，杜伏威乘机吸收了大批手下，势力迅速膨胀。
杜伏威趁势扩大战果，占据了高邮、历阳等重镇，并在历阳自称总管，封辅公祏为长史。
经略江淮大业十四年（618年），江都兵变，宇文化及弑杀杨广，委任杜伏威为历阳太守，杜伏威没有接受。同年，向东都（今河南洛阳）越王杨侗称臣，被封为楚王，拜东道大总管。
武德二年（619年）九月，李子通先下手为强，率主力围攻江都。陈棱兵微将寡，只得分别向杜伏威、沈法兴求救。二人均不愿李子通占领江都，于是都派出援军，杜伏威是亲自领兵，沈法兴则派出自己的儿子沈纶。如果只有一方派出援军，也许事情就简单得多，但既然双方都来了，结果就是谁也不动手，大家互相观望。
武德二年九月十二日（619年10月24日）宣布归降唐朝，受封为淮南安抚大使，后来又逐步升官到东南道行台、尚书令、楚王，最后在武德三年升级为总管江淮以南诸军事、吴王，赐姓李。当然，这种归降只是名义上的，李渊此时不可能来干涉杜伏威的事务，所以杜伏威仍然是一家独立势力。杜伏威为何在此时降唐，其理由历史中没有明确记载，当时李唐的势力还远未达到一统天下之势，比杜伏威自己也强不了多少，其老巢太原正被刘武周猛攻，河北窦建德、河南王世充也正在蚕食唐朝的地盘，别说统一，连李渊自己的生死都还是未知之数。杜伏威居然在此时降唐，应该说实在是眼光独到。不过由此可见，杜伏威此人并无天下大志，其起义只是形式所迫，所图的和翟让一样，在乱世中保全一方而已。
武德三年（620年）是乱世的高潮，天下局势已经明朗，李渊、王世充、窦建德三足鼎立之势已基本形成，三巨头之间摩擦不断，时刻准备决战。其他中小势力为求生存，也加剧了彼此的兼并，都力图在短期内壮大自己以增加自保的能力或归降的筹码。在这种背景下，李子通全力进攻沈法兴，渡江攻克了沈的重镇京口，又击杀了沈派来迎击的大将蒋元超，沈主力丧失殆尽，只得放弃丹阳、毗陵，逃回吴郡老家。趁李、沈交战，杜伏威以辅公佑为主将，阚陵、王雄诞为副将（这二人是杜的养子，军中号称大将军、小将军），领数千精锐进攻李刚刚夺取的丹阳。但时机没掌握好，沈法兴败得太快，李子通得以亲率主力数万迎战，军容极盛。当夜，李子通因取胜而轻敌，扎营不设防备，王雄诞力劝辅公佑夜袭，辅过于谨慎不敢出击，王雄诞干脆擅自领了几百人自行出击。王雄诞在李子通营中大肆纵火，李子通促不及防，大败溃散，几万人一夜间散个干净。这一仗是杜伏威与李子通的决战，关系到江淮的霸业，杜伏威先胜后败最后全胜，戏剧性地击破十倍于己的李子通主力。
武德三年六月初一（620年7月5日），唐朝徙封杜伏威为吴王，赐姓李氏，加授东南道行台尚书令。同年，击败李子通，将根据地迁至江南的丹阳（今江苏南京）。战败后，李子通守不住江都，只得主动撤往京口，又逃往太湖，江西之地尽为杜伏威所有。
武德四年（621年）十一月派王雄诞进攻李子通。李领精兵据守独松岭与王相持，王看出李色厉内荏，派人多造旗鼓，夜间则虚设灯火，尽力制造数十万大军的假象。可能是上次被夜袭留下了严重的心理阴影，李子通草木皆兵之下，居然自行烧了营帐，连夜全军撤退。王追击到杭州城下，李部崩溃，李子通穷蹙投降，被杜伏威献俘给李渊，就此被软禁在长安。
晚景凄凉武德五年（622年）夏，李世民率部平定窦建德余部刘黑闼和徐元朗，徐的地盘与杜伏威接壤，李世民借攻击徐圆朗之机，陈兵杜伏威境上耀武扬威。当此之时，隋末蜂起的各路反王大多已经烟消云散，梁师都、高开道、徐圆朗之辈或僻处边疆，或灭亡在即，唯一还能对李唐构成威胁的就是杜伏威了。杜自然明白李世民的用意，心中十分不安，担心成为李唐下一个进攻目标。为免嫌疑，杜索性上书李渊，请求入朝。李渊收到报告后自然高兴，批准杜伏威入朝，于是杜将江淮军交给义子王雄诞，自己带了少数亲信于当年七月到长安朝见李渊。李渊加封杜为太子太保，位在齐王元吉之上（那应该就是仅次于李渊、李建成、李世民三人，为大唐第四号人物）。
武德六年（623年）八月江淮军宣布脱离李唐重新独立，辅公祏自称皇帝，国号宋，以左游仙为兵部尚书。
武德七年（624年）二月，杜伏威在长安暴卒，死因不明。据《新唐书》记载是杜伏威好长生药，误服云母中毒而死，只怕中毒是有的，但如何中的毒就很难说了。
武德七年（624年）春，唐军以赵郡王李孝恭为帅，李靖、李勣、阚陵为将对辅公祏发起总攻。这个阚陵也是杜伏威的义子，与王雄诞并称双雄，杜伏威入朝时与杜同去长安，因而逃过辅公祏的兵变。阚陵在江淮军中以勇武著称，平时负责军纪，有违反者无论亲疏一律法办，因此在江淮军内威望极高。两军对垒时，阚陵直接冲过去，摘掉头盔向对方大喝，“汝不识我邪？何敢来战！”江淮军军心散乱，甚至有就此投降的。
武德七年（625年）三月投降，随后被处以死刑。辅公祏向唐军主帅李孝恭揭发杜伏威才是谋反主谋，有密令为证（就是假造的那个），就是这回来的阚陵也是谋反中人。李孝恭随即禀报李渊，说发现杜伏威才是谋反的幕后主谋，人证物证俱全，于是李渊动手剥夺了杜伏威的官职爵位并籍没其家眷。
贞观元年（627年），李世民即位，知道杜伏威和阚陵惨遭诬陷，为二人平反恢复名誉，以国公之礼下葬杜伏威。
杜伏威在隋末暴政、群雄并起的时势下毅然起义，与辅公祏领导的江淮义军沉重打击了隋朝的统治，并建立了政权。虽然杜伏威志向不高，只求在乱世中保全一方，阻碍了统一的进程，但因江淮义军一定程度上消耗了隋军的有生力量，所以在一定意义上也为李唐王朝推翻隋朝、平定天下做出了贡献。
关系姓名备注养子阚棱、王雄诞《旧唐书·列传第六》
《新唐书·列传第十七》[1]
史书评价《旧唐书》：杜伏威恃勇聚徒，见机归国，或致疑于高祖，竟见雪于太宗。
历代评价王夫之：吕光、杜伏威、刘豫、明玉珍汲汲焉相尊以益其骄，骈首就戮而悔之无及，以死亡易一日之虚尊，且自矜也，人之愚未有如是之甚者也。”[2]
文学形象《大唐双龙传》。[3]
