杜黄裳字遵素，京兆府万年县人。
先中进士，又考中宏辞科。郭子仪征召他到朔方节度使府当辅助官。郭子仪回京朝见皇帝，派他主持留后事务。李怀光与监军阴谋假托皇帝诏书杀大将等人，以此动摇军心，想取代郭子仪的职位。黄裳得诏书，认出那是假的，用它质问怀光，怀光吓得流汗，承认犯了罪。当时诸将中凶狠骄横难管制的将领，黄裳都以郭子仪的命令调动职务，安排到别的地方，士兵不敢骚乱。
黄裳回朝任侍御史，因为裴延龄不喜欢他，十年没有升官。贞元末年，任命为太子宾客，住在韦曲。当时宦官想请求皇帝把韦曲的田地赐给公主，德宗皇帝说：“城南是杜氏家族的故乡，不能动。”升太常卿。这时王叔文当权，杜黄裳不曾拜访他的家门。女婿韦执宜辅佐朝政，杜黄裳劝说他们请太子代行处理国政，韦执宜说：“您才升了官，就开口谈论皇宫中的事。”杜黄裳生气地说“：我受三朝的恩惠，怎么会为了一个官职就把自己卖了！”立即拂袖而去。
皇太子统管国家军政大权，升杜黄裳任门下侍郎、同中书门下平章事。在这时，夏绥银节度使韩全义谄媚奸邪没有功劳，趁他回京朝见皇帝，杜黄裳报告皇帝罢免了他。不久刘辟反叛，谏议官认为刘辟占据了险要，征讨他有人会制造事端，只有黄裳坚持劝说皇帝不赦免他，趁机上奏要求罢免宦官监军，委任高崇文负专责指挥。凡是军队的进攻退守，杜黄裳亲自居中指点授计，没有不切合作战关键的。高崇文一向怕刘氵雍，黄裳派人对他说“：你如果不奋勇效命就用刘氵雍替你为帅！”崇文害怕，尽全力拼死作战，活捉了叛贼刘辟，献俘朝廷。四川叛乱平定了，群臣向皇帝祝贺，宪宗皇帝看着杜黄裳说“：这是你的功劳。”
当初，德宗遭逢多次战难的创伤而心怀畏惧，一味姑息藩镇，每当藩镇统帅死了，就派宦官到他军中探听，看将士想立谁当统帅，所以大将拿出自己的金银珠宝巴结宦官，用这手段求官当节度使，德宗皇帝的晚年，这现象更加厉害，藩镇的长官没有谁是由朝官担任的。杜黄裳常利用空闲时向皇帝建议“：陛下应该以贞元年间的弊病做鉴诫，整肃法律制度，削弱诸侯，天下就会太平。”宪宗皇帝曾经向杜黄裳询问历代帝王使国家达到太平或导致混乱的原因。杜黄裳了解宪宗皇帝专心一意致力于国家太平，怕他不得要领，因而推演阐述说：“帝王治理国家的途径，在于修养自身和任用贤才，抓住大纲要领、掌握其中的关键，至于掌管档案、审决案件、百官胜任与否，本来不是皇帝应亲自做的事。古代秦始皇帝亲自处理具体事务，被历代耻笑；魏明帝要查问尚书的事务，陈矫不同意；隋文帝太阳西斜还在朝处理政务，卫士传送饮食，太宗皇帝嘲笑他。所以帝王的任务是选拔贤才，任命大臣，督促他们做好自己本职工作，有功劳一定奖赏，有罪过必定惩罚，谁敢不努力？孔子赞扬舜用端正严肃的态度约束自己，故被推举称帝，因为他能选用十六个有才能的大臣，流放四个凶恶的人，达到无为而治的境界。哪里一定要皇帝使自己的精神和身体困乏，让耳目疲劳了，然后才能使国家太平呢？”宪宗皇帝认为杜黄裳说的话忠心耿耿，称赞他，采纳他的意见。因此平定了夏州叛乱，扫灭了齐、蔡叛军，收复了两河一带，把权柄交还宰相，纲纪整肃，法律完备，声威盛大，号称中兴。这个局面，来自杜黄裳对皇帝的启发。
杜黄裳通达机变，有辅佐帝王的远大谋略。性情淡雅，不曾得罪人。当初不被韦执宜尊敬，到韦执宜失败，全力营救；韦执宜死后，上表朝廷请求把他的灵柩运回安葬。他曾经生病，医生用错了药，病加重，他始终不生气，不责怪医生。
但任用官吏不很分辨他们品质的好坏，接受贿赂，没有清白的名声。掌握朝廷大权的时间不长，没能全部施展才能，到京城外做官后，天下的人常怀念他。死后几年，御史弹劾杜黄裳接受..宁节度使高崇文的四万五千纟昏钱的贿赂，审问他原来的属官吴冯心和黄裳的儿子杜载，口供服罪，皇帝怀念杜黄裳原来的功劳，只流放吴冯心到昭州，宽恕杜载，没治罪。