杜伏威是隋朝末期农民起义军领导者之一，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、消灭诸义军并夺得天下做出了贡献。
杜伏威祖辈都是农民，但他生性就不愿意种地，家里穷得丁当响，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。都说臭味相投，同样小偷出身的杜伏威与辅公祏在偷窃的过程中结成了刎颈之交。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。
隋大业九年，隋炀帝二征高丽失败，天下已经是群盗蜂起，逃窜到长白山地区的杜伏威，与辅国祏联手组织了一众山贼，做起了强盗的生意，还顺便兼并了几股强盗后，杜伏威势力逐渐壮大，并转移到较为富庶的淮南地区继续做强盗。随着起义军此起彼伏之际，杜伏威和辅国祏两人带领手下，就近参加了一只小起义军，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。杜伏威把吞并其他起义军的第一仗瞄准了下邳的强盗头子苗海潮，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。"苗海潮看到杜伏威的势力比自己强大得多，知道杜伏威这是先礼后兵，索性就率领自己的同伙归附了杜伏威。
杜伏威真正想吞并的是海陵的强盗头子赵破阵，而赵破阵也想吞并杜伏威。在赵破阵的意识中，杜伏威兵少，又是外乡人，可能受“强龙难压地头蛇”这一古训的影响，赵破阵压根就没把杜伏威放在眼里，以为吞并不过是手到擒来的事。赵破阵于是派人召杜伏威到自己的地盘来相见。“不入虎穴，焉得虎子”，于是，杜伏威领着亲兵十余人，牵着牛、挑着酒前来拜会赵破陈，暗中却命辅公祏领兵跟着，在外严加防备。
赵破阵见杜伏威对自己如此恭敬，非常高兴，设宴招待杜伏威一干人等，丝毫没有意识到死神的降临。杜伏威在宴席上亲自斩杀了赵破阵，就这样，杜伏威兼并了赵破阵的队伍，完成了一次蛇吞象的游戏，自己的队伍逐渐强大起来。实力大增后，杜伏威自称将军，纵横淮南，屯并六合，威胁江都，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。
大业十一年十月，在山东一带当强盗的李子通率所部万余人来淮南投靠杜伏威。这个李子通也是隋末一家反王，起兵时是依附在长白山的左才相手下，后来因为太得人心，被左才相嫉恨，只得离开长白山，这次到淮南其实有些逃难的意味。李子通的加入使杜伏威势力明显增强，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，杜伏威的养子兼大将王雄诞背负他藏匿到芦苇丛中，侥幸躲过了追杀。李子通发动的这次兵变，让杜伏威的势力受到很大打击，从此两人结下了不共戴天之仇。祸不单行的是，隋军趁杜伏威兵败也前来进攻，正在养伤大道杜伏威无法指挥，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。
连续两次死里逃生，杜伏威部伤亡很大，失去了称霸的实力，只好四处游击，不断吸收流民加入以扩充势力。经过半年的恢复，杜伏威又有了数万人的实力，并控制了江都附近的六合县作为根据地。与此同时，左才相往来淮北，李子通占据海陵，都有数万兵力，江淮一带即以这三家起义军为首。
大业十二年七月，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，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。
同年十二月，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。
这时杜伏威与陈陵强弱之势已经倒转，于是主动发起挑战。陈陵也知道战局不利自己，因此龟缩不出，任由杜伏威自己去耀武扬威。杜伏威学习诸葛亮，于是派使者给陈送了一套妇女衣裳，并送了陈陵个外号叫陈姥。陈陵怒火中烧，全军出战。这一仗打得十分激烈，杜伏威亲自上阵，不小心被一员隋将暗箭射中，杜怒吼说："不杀了你，我绝不拔出这支箭！"然后就直冲过去，把那吓呆了的射手斩于马下，又拿着那个弓箭手的首级连续杀了几十人，隋军士气大挫，被打了个全军覆没，陈陵单骑逃回江都去了。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。
这时的杜伏威吸取了以前的教训，从部队中挑选最精锐的成员组成自己的卫队，称为 "上募"，兵力为五千人。杜把上募作为自己的子弟兵，平时非常宠爱，但要求也非常严酷，每作战必以上募为先锋，战后检查每人身上的伤痕，如伤在背后，即刻处斩，因为那表示其临阵退后。每次战胜，杜伏威都把抢掠到的资财赏给全军，如果手下战死，就以死者的财产甚至妻妾殉葬，因此杜所部皆为杜伏威尽死力，人自为战，所向无敌。杜伏威号令所到之处，江淮间各路小起义军争相归附，郡县纷纷投降。
随着势力和地盘的增长，开始有士人投靠杜伏威，依靠这些士人，杜伏威放弃了以前的流寇式战术，开始努力建设自己的地盘。由于本身就深受赋税之苦，杜对领地内只收很低的赋税，同时，可能是出于贫苦农民对贪官污吏的先天仇恨，杜伏威下令凡官吏贪污者无论轻重一律处死，这当然是不太合理，但却使杜得到了人民的支持。大业十四年，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，向东都越王杨侗称臣，被封为楚王，拜东道大总管。
武德二年九月，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。
李子通抓住杜、沈双方互不信任的弱点，派出小部队化装成沈部夜袭杜伏威，杜伏威果然上当，怒火中烧下立刻突袭沈部，两路援军先打成一团。李子通于是得以全力进攻江都，陈陵势不能支，弃城而逃，投奔杜伏威去了。李子通占领江都后，以得胜之师进攻沈纶，沈兵败逃走。三大势力中本以杜伏威兵力最强，结果反而让李子通取巧占领了江都，杜伏威对此深恶痛绝，但大局已定，也只好愤愤收兵。李子通随即自称皇帝，国号吴。
这时唐国公李渊已经消灭了关西的割据势力薛举、李轨，开始谋求关东。李渊派出使者向杜伏威招降，杜伏威就于武德二年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。
武德三年是乱世的高潮，天下局势这个时候也已经明朗，李渊、王世充、窦建德三足鼎立之势已基本形成，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。因此，李子通开始全力进攻沈法兴，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，杜伏威以辅公祏为主将，阚陵、王雄诞为副将，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。辅公祏眼看众寡不敌，情急之下活用了杜伏威对上募的那套手段，辅挑选千人持长刀为前锋，又以千人紧随其后，自己领其余兵力再紧随其后，宣言说，前阵有退后者，后阵斩之。江淮军本就剽悍，再有如此严酷的军法，自然人人奋勇向前，尤其前锋的长刀阵更是有进无退。双方一接战，李子通部气为之夺，当即败退。
辅公祏忘记了自己兵力过少，下令追击，结果反而被逼急了的李子通军击败，从追击者沦为逃跑者。当夜，李子通因取胜而轻敌，扎营不设防备，王雄诞力劝辅公祏夜袭，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。
武德四年十一月杜伏威派王雄诞进攻李子通。李子通率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。
消灭李子通后，杜伏威又派王雄诞进攻江淮间其他独立势力。这时杜已是江淮霸主，其老板李渊更已经消灭大敌王世充、窦建德，天下大势已定，因此各势力如汪华、闻人遂安等纷纷投降，杜伏威完成了江淮的统一，尽有淮南江东之地。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。
武德五年夏，李世民借攻击徐元朗之机，陈兵杜伏威境上耀武扬威。杜伏威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，杜伏威索性上书李渊，请求入朝被批准。临出发前，杜伏威把政务交给辅公祏，而将军务交给了自己的心腹义子王雄诞，同时秘令王监视辅。
杜伏威的主动献忠心让李渊很是满意，同时也是为了在天下人面前做个样子，李渊加封杜为太子太保，位在齐王元吉之上。但出乎杜伏威意料的是自己离开后江淮军出了大乱子。辅公祏毕竟不是甘心雌伏的人，杜伏威一走，他就和左游仙密谋发动兵变。兵变非常顺利，江淮军于武德六年八月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。
自己的旧部造反，杜伏威在长安的日子自然可以想象，历史中倒也没有记载李渊是否因此而怪罪或处分杜伏威，但寄人篱下如坐针毡的滋味恐怕是免不了的。武德七年二月，杜伏威在长安暴卒，死因不明。