杜聿明於1904年11月28日出生在陜西米脂縣東區呂家崄杜家灣。祖輩是當地封建地主。父親杜良奎，是清末舉人，在西安長安大學堂執教時，參加了同盟會，曾數度回米脂，鼓動縣裏的民團趕走了清政府官吏，並參加了反對袁世凱稱帝的鬥爭。生母叫高蘭庭，出身貧寒家庭。杜有四個姐姐、壹個妹妹，還有壹個弟弟名聿德。
杜聿明從小就喜愛玩弄槍支，常偷偷到野外去打野雞，並偶有獵獲。十二歲時，在李鼎銘(毛澤東同誌在《為人民服務》壹文中提到過)辦的成家坌小學讀書。李是杜的表哥。杜在學習上得到了這位嚴師的指點。
不久，祖父母相繼去世，當家的伯父杜良輔也病故了。杜良奎壹直在外教書，素來不問家務，杜聿明只好承擔管家的重擔了。杜雖是少年當家，由於聰穎過人，居然很快掌握了壹套經營家務、保全家業的本領。
杜十六歲時，他的父親由榆林返家，見其因操家務，學業基本荒廢，大為失望，決定將家務交侄兒杜聿成管理，杜便隨父到榆林中學繼續讀書。榆林中學校長杜斌丞(著名愛國民主人士)是杜聿明的堂哥。杜在讀書期間，愛好體育，並且很快學會了步槍射擊瞄準要領。他立下這樣的誌向：要麽學好英語，能夠出洋去看壹看世界強國，學壹學他們富國強兵的方法；要麽投筆從戎，自己能夠訓練出壹支保家衛國的精兵。畢業考試，他的英語成績不佳，遂決心做壹個愛國軍人。
1923年，杜聿明在榆林中學畢業。同年8月，與比他大兩歲的曹秀清結了婚。曹也是米脂縣人，父親是該縣工商界的頭面人物。她原先在家中學習詩文繪畫，婚後才到榆林女子師範讀書，曾參加中國***產黨，後來“清黨”被清了出來。
正當杜聿明從榆林中學畢業後急於尋求出路的時候，他在《新青年》雜誌上，看到了黃埔軍校招生的廣告。與此同時，他也在報刊上看到了吳佩孚辦洛陽軍官學校的招生廣告。由於革命思潮的影響和杜斌丞的熏陶，經過慎重考慮，毅然選擇投考黃埔軍校。
1924年3月，杜聿明和堂兄杜聿鑫、陜籍青年閻揆要、關麟征、張耀明等十壹人，從北京取道天津，搭乘英輪南下廣州。因為於右任(國民黨元老、曾在陜西擔任靖國軍總司令)向蔣介石的推薦，杜等全被錄取，成為黃埔軍校的第壹期學生。於右任贈給他壹幅對聯：安危天下重，博大聖人心。杜編在第三隊第三區隊第九分隊，隊長為金佛莊，同學有陳賡、李仙洲、侯鏡如、黃傑、關麟征等人。
開學不久，學校開始辦理入黨登記。杜聿明同時收到***產黨員和國民黨員兩份登記表。他接受了國民黨黨員登記表，成為正式的國民黨黨員。
杜聿明受訓六個月後，被分配到何應欽第壹教導團第壹營第三連當見習官兼軍需上士。他精心安排士兵每月六元的夥食費，帶著炊事兵上街買菜，然後又跟著下廚房做飯，全連夥食辦得很好，深受連長和土兵的稱贊，不久擢升為第二排副排長。他當副排長後，卻對士兵要求苛刻，以致不得人心，處境困難。
1925年春，杜聿明隨教導第壹團參加第壹次東征。時任該團宣傳隊長的陳賡，見杜在連裏呆不下去，便把他調到宣傳隊當隊員，擔任檢查部隊軍容風紀的任務。他發現任何壹個官長或士兵，只要打破老百姓的壹只碗或損壞壹棵莊稼，都要有關人員照價賠償，不稍假借，有時自己掏錢賠償。攻淡水城時，蔣介石挑選敢死隊員，作為爬城先鋒，他自告奮勇報了名，但未被入選。
東征軍攻克淡水後，杜聿明長了壹身疥瘡，請假回廣州醫治。疥瘡治愈後，杜與其他三人回黃埔軍校謁見黨代表廖仲愷，廖不禁大喜，說：“妳們來得正好，胡景翼(國民軍副總司令兼第二軍軍長、河南軍務督辦)要辦軍官學校，連連打電報請廣州派人協助，現在派妳們到河南去，幫助胡籌備建校。”臨行前，廖將壹封信交給杜，要杜經過北京時，將信面呈孫中山先生。
同年3月初，杜壹行四人到了北京，受到汪精衛的接待。他們見到了已處於昏迷狀態的孫中山。杜聿明將廖仲愷的親筆信雙手遞給了孫先生的副官馬湘，後寫了壹封致廖先生的信，匯報子孫中山的病情。接著，他們轉赴開封，在胡景翼的直接領導下，協助蘇聯顧問，籌辦軍校。僅壹個月之久，胡因病去世，新任軍長嶽維峻(原第二師師長)對蘇聯顧問和黃埔學生都不相容，杜等在河南沒有容身之地，被迫返回陜北。
不久，國民二軍高桂滋團補充營營長、大地主吳寶山為擴大日已的勢力，用重金聘請杜聿明為副營長兼第壹連連長。未幾，補充營在榆次被晉軍繳械解散，杜被押至太原監獄蔔太原警備司令孿生達是老同盟會員，對黃埔學生抱有好感，將杜釋放，還擺壹桌酒餞行。之後，杜鄭重地給廣州革命大本營及黃埔軍校分別寫了書信，匯報自己的情況，請示行動。國民黨中央組織部即回信指示：希望杜聿明仍留北方，爭取機會和馬湘聯系，參加在北京碧雲寺停厝的孫中山先生靈櫬的守護。這時，正好高桂滋奉令率部開赴北京，擔任京畿的衛戍勤務，重新組編的吳寶山補充營也隨團北上。到達北京後，高桂滋將補充營改為特務營，派該營進駐西山碧雲寺靜宜園，守護孫中山靈櫬。杜聿明仍任該營副營長兼第壹連連長。
1926年7月，廣州革命政府誓師北伐。杜聿明獲悉這壹消息，決心南下歸隊。他歷盡千辛萬苦到達南京，不幸被孫傳芳的稽查隊抓獲，關進老虎橋監獄。壹天深夜，他約同牢囚犯數人，越獄逃出，乘船到達武漢。
杜聿明逃到武漢，就去見鄧演達(時任國民黨總司令部政治部主任兼武漢行營主任，湖北省政務委員會主席等職)。鄧向他了解北方壹些情況後，問：“妳現在準備到那裏去?”他說：“我準備到南昌找校長。”鄧只叫他到武昌南湖學兵團找黃埔軍校武漢分校學兵團團長張治中。
當時，武漢正發生“血花劇社”事件。張治中會見杜聿明時，問杜對此事件有何看法。他說：“我反對血花劇社有人提出反蔣的口號，我認為反對校長就是反革命。此中定有人搗鬼。不過我們國民黨的處理也有不當之處，這種小事不必弄成慘案，搞得輿論嘩然，不利於革命。”張連連點頭贊許，並提醒他，現在外面思想情況很復雜，壹定要有自己的堅定信念。張還勸他，在南昌方面戰局未定以前，不必去找蔣介石，可以留武漢工作。因此，杜聿明打消了去南昌的念頭，在張治中學生兵團任第壹營第三連中校連長。
寧漢徹底分裂後，武漢方面的倒蔣運動達到了鼎沸的程度。有壹天，中央軍校武漢分校在武昌閱馬場召開大會，將槍決洪君器。洪是張治中的內弟，在學生兵團任職。洪的傳令兵告密說：“張治中、洪君器等企圖將學生兵團帶到南京。”於是，武漢當局逮捕了洪。會上，當眾人高呼“打倒蔣介石。槍斃洪君器”的口號時，杜既不舉手，也不呼喊。當天晚上，三連召開***產黨員和國民黨員大會，對杜聿明提出質問，杜始終不回答壹句話。最後，全連以黨員大會的名義，決定將杜先行禁閉，待請上級徹底查辦。有壹天，他聽到正在閑談的壹個守衛說：“這些都是反動分子，很快就要槍斃掉。”當晚，杜冒死逃了出來，扮成商人模樣，乘船前往南京。
杜聿明到南京後，找到了張治中，此時張任總司令部訓練處校閱委員會主任委員。張又帶杜去見蔣介石。蔣很高興，給了杜壹些錢，並叫他到總司令部黃埔同學會登記處登記。張遂委任杜為校閱委員會中校委員。
同年8月，蔣介石被迫下野，張治中出國考察，杜聿明跟著也失了業。他只好靠南京黃埔同學會每月十二元津貼維持生活。
1928年夏，張治中考察回國，任中央陸軍軍官學校訓練部主任，令杜為該校杭州預科大隊第二中隊中校隊長；次年初，杜回南京軍校任第七期第四隊中校隊長；同年冬又任新編第壹師第二旅參謀主任。1930年初，蔣介石成立教導第二師，張治中任師長，杜聿明任該師第二旅第五團壹營中校營長，不久升為該師第六團上校團長。
1930年冬，教導第二師改番號為陸軍第四師，杜為第十二旅第二十四團團長。他認為團長這個職務很關鍵，搞得好就能爬上去，搞不好就會壹蹶不振，因此格外奮發努力。師長徐庭瑤要求邯屬甚為嚴格，看到多數團隊都是松松垮垮的樣子，唯獨杜團認真遵照其指示辦事，教育訓練各方面井井有條，操練嫻熟，因而對杜大加贊賞。
1932年初，徐庭瑤的第四師奉命開皖北參加大別山“圍剿”紅軍，在霍丘被紅軍曠繼勛部擊敗。在關鍵時刻，徐令第二十四團全力反攻，杜聿明率部穿插，突入霍丘，使紅軍損失重大。徐庭瑤為他記首功，並上報晉升杜為少將團長。這年冬，徐升任第十七軍軍長，杜被委為該軍第二十五師第七十三旅旅長，不久升為該師副師長(師長關麟征)。
1933年2月，日本侵略軍分兵三路進攻熱河，第二十五師奉命從徐州、蚌埠壹帶開往通縣集結，阻擊敵人。3月9日，第二十五師到達石匣鎮後，杜聿明和關麟征驅車往古北口，與東北軍軍長王以哲聯系。王要第二十五師接替第壹壹二師的長城陣地，在第壹線擔任防守，關不同意接防長城陣地，堅持在古北口南城占領第二線陣地。雙方相持不下。杜乃向關建議說，從地形上看，長城比古北口地勢高，高屋建瓴，得之則占先制之利，可以瞰制來犯之敵，可是關不同意。結果，第二十五師占領古北口南城東西兩側高地，形成第二道防線。而第壹壹二師主力卻撤守古北口以西高地，僅留壹個團守備長城第壹線。
第二天，日軍西義第壹軍第八師團及騎兵第三旅團迅速突破左翼第壹壹二師陣地，進占古北口關口，並乘勝向第二十五師陣地發起攻擊。關鱗征指揮所部張耀明第七十五旅反攻，在爭奪高地時負傷。這時，杜聿明代理師長職務，指揮該師官兵，繼續同日寇浴血奮戰。3月12日，杜奉命將陣地交與第二師，率部撤至密雲整補。
這年秋，杜聿明進入南京中央軍校開辦的高等教育班進修。學習期間，經同鄉、黃埔壹期同時畢業的馬誌超介紹，參加了夏興社。
1936年春，杜聿明從中央軍校高級教育班畢業。杜本應返第二十五師供職，但由於和師長關麟征相處不甚和諧，不太願回去。徐庭瑤即向蔣介石保薦他到新成立的南京陸軍交輜學校擔任學員隊隊長。1937年，交輜學校戰車營、交通兵第二團所屬裝甲汽車隊合編，並補充壹批戰車，建成國民黨軍第壹個陸軍裝甲兵州，杜聿明委為第壹任團長。“八·壹三”淞滬抗日時，杜率領裝甲兵團第壹營的二、四兩連，在上海匯山碼頭協同步兵阻擊企圖登岸的日軍。
1938年，裝甲兵團撤至湖南湘潭整訓，不久該團擴編為第二百師，以杜聿明為師長。杜認為，對於壹支軍隊來說，擁有優良裝備只是條件之壹，最重要的還須有能夠使用這些裝備的官兵，否則，優良的裝備就是壹堆廢鐵。因此，他集中全副精力大舉練兵，決心在短期內將第二百師練成壹支能夠馳騁疆場與日軍打硬仗的勁旅。
杜聿明主張練兵首先練官，練官首先練自己。他自從任裝甲兵團團長開始，就很註意這個問題；當師長後，對自己要求更加嚴格、為了掌握技術。他穿上工作服，刻苦學習駕駛和修理，常常鉆到車底下修底盤；他還把新發現的問題，隨時提出來和大家壹起討論。如：戰車和步乒聯合戰鬥如何協同；單車與群車之間的配合；戰車射擊和偽裝；戰車與炮兵協同等問題。杜善於學習，做到不恥下問，深入探索，終於由外行變成內行，逐漸系統地掌握了機械化部隊的作戰指揮要領。在他的帶領下，全師官兵鉆研技術蔚然成風，形成了練兵高潮。當時，國民黨隨軍記者評論說：“他雖非機械專科出身而鉆研機械知識，極有心得。治軍之暇，仍手不釋卷，將來學問之造詣，興事之成功，無可限量矣。”
杜聿明說：“我們不但要加強作戰指揮和戰鬥訓練，還必須註意到加強精神訓練，豐富官兵文娛生活。”他特委了壹批政治幹部，經常向官兵灌輸愛國主義思想，要求連隊成立小型俱樂部，創辦黑板報，教唱軍歌，經常組織球類、田徑比賽。這些措施，深受官兵的歡迎。
1938年12月，第二百師擴編成新編第十壹軍，從湖南湘潭移駐廣西全州，杜聿明委為副軍長(軍長徐庭瑤)。不久，番號又改為第五軍，杜升任軍長。該軍是國民黨政府在抗日戰爭初期成立的唯——的機械化新軍。杜提出：“操場就是戰場”，“平時多流汗，戰時少流血”，要求新軍具有“五除”(除驕、惰、偽、欲、惡)、“三習”(習精、誠、勤)的朝氣。
這時，杜聿明把練兵的重點轉移到步兵師的訓練上來。杜認為，戰場上決戰的勝負，陣地攻防的得失，完全依靠步兵來完成，機械特種兵，只在火力協同，用火力的優勢來壓倒敵人，要達到攻必克，守必固，全部殲滅敵人於戰場上，是要由步兵師來完成的：所以，他非常重視士兵體格，並註重射擊、刺殺、投彈、夜戰、近戰等訓練。他每到各團、營、連看士兵訓練時，都壹壹做示範，同士兵用步槍、輕機槍射擊比賽，提出誰打得滿分，當場發獎金；發現教育上有發明創造的，當場講評表揚，並傳令各師派軍官來觀摩。後來重慶軍事委員會派員來校閱，第五軍的軍事訓練列為全國第壹。此時，杜聿明年僅三十四歲。
為截斷我西南國際交通線，從1939年夏起，日本侵略軍集結兵力，準備開辟華南戰場。11月17日，日寇在防城、北海登陸，進占欽州，19日，又突破小董防線，向南寧進擊。杜聿明的第五軍奉命從全州向南寧附近集中，準備攻擊由欽州、防城登陸的北進之敵。
11月24日，號稱“鋼軍”的日軍第五師團第十二旅團(旅團長是中村正雄)進占了南寧，壹個月後，又攻陷了桂南戰略要地昆侖關。面對日寇氣勢洶洶的進攻，杜聿明冷靜地分析了當時的戰局，估計了敵人的弱點，向重慶最高統帥部提出了自己的建議：“乘敵孤軍深入後援未濟之時，集結優勢兵力，配合地方民眾，迅速反攻，以擊破侵敵而恢復國際之重要交通。”
12月16日晨，杜聿明奉命率第五軍擔任對邕賓路的正面攻擊(參見昆侖關戰役)，意在先行擊破昆侖關及八塘附近之敵。杜召集團長以上會議，宣讀作戰部署：以鄭洞國榮譽第壹師從正面進攻；戴安瀾第二百師為總預備隊；邱清泉新編第二十二師迂回敵後進出南寧以北；向六塘守敵攻擊，以截斷南寧、昆侖關交通聯絡，孤立昆侖關之敵。第二天，白崇禧和陳誠到譚蓬村第五軍司令部視察。陳嚴令杜要如期攻克昆侖關，直下南寧。杜連聲稱“是”，毫無難色。
12月18日拂曉，反攻開始。在戰車、炮火掩護下，杜聿明第，五軍對昆侖關守敵進行了猛烈的攻擊。鄭洞國師與日寇展開白刃戰，首先占領了仙女山。當晚各部乘勝進行夜襲，相繼占領了老毛嶺、萬福村、441高地，最後占領了昆侖關。可是，19日午後，日軍在大批飛機掩護下，進行反攻，昆侖關又被奪去了。此後，雙方反復爭奪，官兵傷亡甚重。
杜聿明在此期間，集中全副精力掌握戰機。雖然敵人的炮彈紛紛落在指揮所附近，在杜的身邊爆炸，但他極為鎮定。從容指揮戰鬥。他隨時傳令嘉獎並用物質鼓勵作戰英勇的部隊，以鼓舞士氣。他每天隨身攜帶壹部電話機，壹架望遠鏡，冒著敵軍炮火的轟擊和敵機的輪番轟炸，不計個人安危，來到便於了望的前沿陣地，觀測敵情戰況，因而對昆侖關周圍地形和敵陣兵力火力，能夠作出合於實際的判斷，並據以制定正確的作戰方案。經過縝密的研究比較，並同各師長研究後，他決定采取“要塞式攻擊法”，逐步縮小包圍圈，壹口壹口地吃掉敵人。
杜聿明命令第二百師副師長鼓璧生率部從公路左側越過昆侖關，形成包圍之勢；邱清泉師把戰車埋伏在公路兩旁的叢林地帶；鄭洞國師則加強右翼攻勢，再度進入昆侖關內敵軍縱深陣地，將敵指揮部及炮兵陣地摧毀。戰鬥整整打了十八天，於31日以中國軍隊獲重大勝利而告結束。
昆侖關壹戰，日軍損失空前巨大。據日本戰後公布的材料統計，這次戰役，第十二旅團班長及軍官死亡達百分之八十五以上，士兵死亡四千余人。旅團長中村正雄在九塘被鄭洞國的第三團擊斃。中村正雄臨死前在日記本上寫道：
“帝國皇軍第五師團第十二旅團，之所以在日俄戰爭中獲得了‘鋼軍，的稱號，那是因為我的頑強戰勝了俄國人的頑強。但是，在昆侖關，我應該承認，我遇到了壹支比俄更強的軍隊……”
昆侖關戰役中國軍隊獲得重大勝利，捷報傳出，舉國歡騰。全國各地的記者紛紛前來采訪。當時的《中央日報》在題為《記杜聿明將軍》的文章中稱：
“我國機械化部隊開始殲敵，則自杜將軍聿明督率始，在昆侖關大捷後，敵人開始認識到?我國軍隊已踏入世界近代軍隊行列。”
部隊經過休整以後，杜聿明在巍峨的昆侖關上，建立了壹座“第五軍抗日陣亡將士紀念碑”，並親筆寫了四百多字的悼念碑文。他對記者說：“這次抗戰勝利，各位在戰場上都親眼看到了，請如實宣傳，用不著格外誇大，但有壹點是需要著重宣傳的，那就是要強調本軍是民眾的武力，民眾是本軍的父老，所以諸位要記載這壹次勝利，千萬要帶壹筆，本軍的勝利，其實也是民眾的勝利。”
1941年2月，杜聿明作為中緬印馬軍事考察團成員，赴緬甸、印度、馬來西亞作軍事考察。
在考察完畢的那個晚上?杜聿明依據為期壹百天審慎考察所得到的情況，進行了冷靜的分析，然後，通宵達旦地在長達三十萬言的“中緬印馬軍事考察團報告書”上，執筆寫下這樣的結論：
“日本對於中國的國際交通線滇緬公路，將不是從中國境內截斷，而是配合它對亞洲的政治戰略整個策劃的。日軍侵略越南並與泰國建立友好條約表明，它即將向英國的遠東殖民地進軍，這樣既可奪取英殖民地，又封鎖中國，起壹箭雙雕的效果。”
有鑒於此，杜聿明提出中英兩軍為確保仰光海港之目的，應集結主力在緬甸邊境預先構築陣地采取決戰防禦。後來編成的《中緬印馬軍事考察團報告書》其中最主要的部分就是由杜擬的中英緬***同防禦計劃草案。
當時正在緬甸的英國駐新加坡總督波普漢中將看了這份報告書，不覺大吃壹驚，間杜：“象妳這樣富有理智而又剛強果斷的將領，中國有多少？”
杜聿明自豪地回答：“俯拾皆是。”
“那末，勝利屬於妳們!”身著戎裝，胸前佩著數枚勛章的波普漢中將站起來，兩腳壹並，給杜聿明行了壹個軍禮。
1942年初，日軍第十五軍飯田樣二郎率四個師團分兩路向緬甸進攻。中國派出遠征軍，杜聿明為第壹路副司令長官。中國和英國軍隊集結後，策定作戰計劃，分三路南下迎擊日軍。杜聿明第五軍為中路軍，於3月9日接替英緬軍在同古的防務(參見滇湎路戰役)。
杜根據所獲敵人文件，了解到當面敵情及作戰意圖後，認為當面之敵，最多不超過兩個師團，決心集中兵力，利用同古有利地形，擊破當面之敵，進而協同英緬軍收復仰光。杜的方案，得到了羅卓英(第壹路司令長官)、美國史迪威(參謀長)的同意。
3月20日，同古諸戰開始，壹連數日，敵陸、空配合並與炮兵、戰車協同進攻。至26日，正面敵人以其三個聯隊向同古西北角猛攻，第二百師第六團陣地被突破；27日，新編第二十二師到達同古以北，與敵遭遇，雙方徹夜對峙。28日，日軍北守南攻，在同古北修築工事，企圖阻止新編第二十二師前進，而集中主力猛攻第二百師，並施放糜爛性毒氣，第二百師官兵傷亡甚重。杜聿明即指揮新二十二師對當面之敵施行猛攻，進占南陽車站，以解第二百師之圍，但日軍憑借附近建築物固守。兩軍反復爭奪，激戰至30日。
這時，遠征軍東路第六軍，西路英緬軍，均正與日軍展開激戰，不能如期按原協定進入前線，而日軍從仰光派出的後續部隊將很快加入攻擊，對第二百師實行強行包抄。第二百師已連續戰鬥十二天，補給中斷，糧彈兩缺，有被敵各個擊破的危險。杜聿明遂決心令第二百師突圍撤退，以圖集結兵力，俟機再與敵決戰。
就在杜聿明下令第二百師突圍的時候?吏迪威堅決反對，堅持以不足兵力向敵攻擊，並派參謀竇爾登監督杜實施。杜以“保全戰力，這是任何壹個指揮官的常識和義務”為由拒絕，不服從史迪威的命令，開始實施有計劃的主動撤退。經過縝密部署，杜令鄭庭笈指揮第二百師城內部隊向敵佯攻，主力迅速撤退，於30日退出同古；安全渡過色當河。第二百師師氏戴安瀾事後深有感觸地說：“下令沖鋒，原本是步兵打仗的口頭禪：緊要關頭人敢於下命令撤退，才是指揮官的真功夫啊!”
第二百師撤退後，杜聿明鑒於同古被圍的教訓，制定了“利用隘路預設縱深陣地逐次抵抗優勢敵人攻擊”的戰術，這就是中國抗戰史上著名的斯瓦逐次阻擊戰。
30日晚，杜命令新二十二師在斯瓦河南北兩岸構築數個梯形陣地，兩側埋伏阻擊兵，陣地正面埋設地雷。新二十二師采用這種戰術，運用靈活，虛虛實實，使日軍捉摸不透。遠征軍先攻繼守，用逐次抵抗戰術與日軍五個聯隊激戰達十二次之多，遲滯達半月之久，敵軍每前進壹步，都需要付出人員裝備極大消耗的代價，達到了以少勝多，以劣制優的目的，成為抗戰史上壹罕見的戰例。
4月13日，英軍要求中國軍隊接替英緬軍西路防區，企圖渾戰撤走，史迪威、羅卓英重新部署作戰方案，準備在曼德勒會戰，命令第五軍、第六十六軍分布在長達三百公裏的平(滿納)曼(德勒)公路上。杜聿明認為這樣分散兵力，會被敵人各個擊破，壹再申述棠吉的重要性，主張要麽退守棠吉，守住臘戍前方門戶；要麽就在平滿納打下去，反對無準備的曼德勒會戰，但未受到史、羅的采納，杜只得從命，放棄了棠吉。於是日軍重新進占棠吉，並直取臘戍，從西南面截斷了集結於曼德勒準備大戰的中國主力軍後方，在曼的第五軍，不得不向伊洛瓦底江西岸撤退。從此，遠征軍走上了慘敗境地。
此間，史、羅丟下部隊只身逃往印度，並電令部隊全部向溫藻撤退，而蔣介石又命令部隊向密支那、片馬轉進。杜決心按照蔣介石的命令執行，向國境撤退。
第五軍各部回國經過之處，都是些崇山峻嶺，人煙稀少的地方，給養困難，而又蚊蚋成群、螞蟥吸血。沿途官兵死亡相繼，屍骨暴野，慘絕人寰。杜本人亦感染重病，幾乎殞命。第二百師師長戴安瀾在同敵激戰中負重傷，不治去世。
杜率第五軍殘部回國後，壹再向蔣介石檢討說：“這次作戰失敗是學生指揮無能，未能完成任務，為國爭光，請校長處分。蔣不僅沒有給杜處分，反而擢升杜為第五集團軍總司令兼昆明防守總司令之職。
杜聿明就任新職後，面臨的最大難題是，蔣介石和雲南行營主任兼雲南省主席龍雲的矛盾非常尖銳，相互之間經常發生激烈的沖突。蔣處心積慮要翦除龍雲。杜深知如果不搞好與“雲南王”龍雲和同盟軍美軍兩方面的關系，不僅自己在昆明蹲不下去，更重要的是不能完成“捍衛西南戰略要點”的重任，有負厚望，弄得不好甚至會身敗名裂。他冥思苦想，尋求妥善對策，幾乎廢寢忘食，最後，他橫下壹條心：“我不下地獄誰下地獄！”決定對龍采取表面應付、內加警惕的方針。此後，杜和龍雲周旋，恪守部下對長官的應有態度，執禮甚恭。如有關行營和地方政府的事項，在處理前杜都向龍雲請示，經龍同意後再執行，決不專擅。數年間，杜漸漸取得了龍雲的信任，表面上看來二人感情融洽，幾乎無話不談。對於龍雲左右重要負責人員，杜則廣為接納，經常和他們打牌喝酒，參加壹些娛樂集會，互相稱兄道弟，以示彼此無所猜疑。杜對美軍也小心照顧，美軍有所要求，能辦到的馬上就辦，盡量滿足，不能辦的，則婉言解釋，免除誤會。美軍在公余之暇，經常舉行各種娛樂和晚會，杜也去應付，凡接到美軍邀請，大都準時到場，壹道翩翩起舞。杜的這種做法，雖然引起了不少國民黨軍政人員的非議，甚至有人向重慶控告。然而，蔣介石卻對他撫慰再三，並開了壹張巨額支票送給他，令其安心履行原任務。
1945年4月初，蔣介石突然電召杜聿明去重慶。蔣與杜壹見面，就問：“妳來的時候看到什麽人沒有?”杜答：“誰也沒有看見。”蔣高興地連聲稱好，接著說：目前準備對日本侵略軍進行總反攻，必須先安定後方，統壹雲南的軍事政治，保障抗日戰爭的最後勝利。現在擬調龍雲到中央任軍事參議院院長，恐其不服從中央命令，妳要在軍事上作徹底解決龍雲的準備，先將昆明附近的國防-正事全部控制，然後在我明令到達的同時，即以武力解除龍雲的全部武裝，限龍雲於3日內到重慶。並問杜有何意見。他壹口就承擔了這個任務。蔣介石昕了很高興，要杜即刻回昆明作準備。可是，何應欽(當時駐在昆明的中國戰區陸軍總司令)認為，勸龍雲自動辭職是可能的，龍不會頑固戀棧，這樣解決可免於動武。杜聿明也表明同意。於是，何和杜從多方勸龍雲自動辭職，歷經三個月之久，龍雲卻毫無退意。
是年8月9日，蔣介石再次電召杜聿明到重慶，面授機宜。蔣指示說：“妳這次回去做解決龍雲的準備工作，除軍事準備外，還要對雲南的通訊、交通及各機場作周密的布置，防止龍雲逃跑。”
8月11日，杜聿明飛回昆明，立即進行解決龍雲的準備工作。在軍事方面，杜假借到淪陷區大城市解除日本武裝作準各為掩護，對排長以上軍官親自教授沙盤模擬演習，對龍雲在昆明的兵力、駐地作了調查研究，擬定了對策，以期在短時間內將龍雲的武裝徹底解決。昆明通全省的電話、電報、公路、鐵路及飛機場，也制定了嚴密控制辦法，使龍雲與外界隔絕，無法逃走，只留五華山彈丸之地和壹營衛隊，讓龍雲自己決定去從。對於如何投送蔣介石命令，說服龍雲就範也作了準備。這些工作秘密進行了壹個月之久，才告完成。
9月27日，蔣介石派王叔銘秘密到昆明，送親筆信給杜聿明，告知他日內