家世
杜牧出身于唐中古名族京兆杜氏，为西晋军事家杜预的十六世孙。祖父是唐朝著名的宰相杜佑，他受到祖父的影响非常大。其父杜从郁官至驾部员外郎。
杜牧的姐姐嫁给裴俦，见于其诗《奉送中丞姊夫俦自大理卿出镇江西叙事书怀因》。生子裴延翰为其舅杜牧的《樊川文集》整理并作序。
杜牧之弟杜顗（807年至851年），其生平见于《唐故淮南支使试大理评事兼监察御史杜君墓志铭》。
杜牧比较自豪于自己的家世。杜牧的从兄杜悰因尚岐阳公主（宪宗嫡长女）而得以入相，杜牧对他的敌忾心比较强。
生平
少年科第
杜牧生于唐德宗贞元十九年（803年），月日无考。其祖父杜佑正于该年开始任宰相。杜牧在家族中排行十三，因此根据唐人的习惯，被称为「杜十三」。
虽然杜牧是宰相之孙，但是由于10岁左右父亲就去世，家中并不宽裕，杜牧自己曾说「某幼孤贫」。
杜牧十几岁的时候，正值唐宪宗讨伐藩镇，振作国事。他在读书之馀，关心军事，后来曾注解《孙子兵法》十三篇。
少年时期的杜牧已经开始展现他的文学才华和政治抱负。唐敬宗时写下了著名的讽刺时事的作品《阿房宫赋》。而在写给幽州节度使刘悟的《上昭义刘司徒书》中更是劝刘悟讨伐河朔三镇，以效忠朝廷，而不要居功自傲。25岁时，杜牧又写下了长篇五言古诗《感怀诗》，表达他对藩镇问题的见解。此时的杜牧已经很有名气，作品流传。
大和二年（828年），杜牧参加了进士考试。由于他出身名门，是宰相子弟，因此朝廷中不下二十人推举他。其中吴武陵尤其出力。结果杜牧以第五名的成绩考取进士举。依据唐朝制度，考取进士后，还要到吏部去应关试，才能得到官职。
杜牧到长安后，又赶上皇帝主持的制举考试，杜牧应考贤良方正直言极谏科，录取。
十年幕府吏
杜牧制策登科后，授弘文馆校书郎、试左武卫兵曹参军。半年后，随外放江西观察使的沈传师做幕僚。根据唐朝惯例，带京衔大理评事任团练巡官。令人不解的是，唐朝士大夫喜作京官，不愿外放，杜牧去江西做幕僚的原因不明。有人推测可能是因为家族关系密切，沈传师又欣赏杜牧的才华，杜牧盛情难却，只好答应。
在洪州江西观察使府任职两年左右后，大和四年（830年）九月，杜牧随调任的沈传师到宣州，直到大和七年四月沈传师回京任职后，才离开宣州，被淮南节度使牛僧孺所辟到扬州任职。
在任沈传师幕僚期间，初次做官的杜牧得到了江西团练副使卢弘止的帮助。日常除了处理公文，很多时候都是在参加宴会等交际活动。杜牧后来追忆此时生活，曾说：「十年为幕府吏，每促束于薄书宴游间。」
杜牧到扬州任淮南节度使牛僧孺幕中作推官，后来转为掌书记，负责节度使府的公文往来。京衔是监察御史里行。在扬州，杜牧公事之馀，常常流连青楼，牛僧孺派三十个兵卒换上便衣，暗中跟随、保护。后来杜牧追忆这段时期的生活，写诗云：「十年一觉扬州梦，赢得青楼薄幸名」。
大和九年（835年），杜牧被朝廷徵为监察御史，赴长安任职。牛僧孺告诉他生活要检点，并出示大量杜牧流连青楼的纪录：「某夕，杜书记过某家，无恙」、「某夕，宴某家，亦如之」。杜牧大惭，终身感念牛僧孺。八月在东都洛阳上任。因此逃过了十一月的甘露之变的险恶风波。在这里他遇到了宣州的旧相好名妓张好好，写下了著名的《张好好诗》。在洛阳期间，由于职务清闲，他四处凭吊古迹，写下了不少诗篇。
开成二年（837年），由于弟弟在扬州病重，于是请假去看弟弟。由于弟弟眼疾沉重，为了照顾弟弟，杜牧辞去了官职。但是为了维持生计，他投书宣歙观察使崔郸，被召为宣州团练判官，京衔殿中侍御史，内供奉。
在宣州，杜牧交友论诗，直到开成四年（839年）年底才离开宣州，去长安任左补阙、史馆修撰。
迁官外放
开成四年春，杜牧将弟弟安顿在江州堂兄处后，赴长安就任新职。至开成五年，杜牧升官为膳部员外郎。会昌元年（841年）调任比部员外郎，二年春天，外放黄州刺史。
杜牧外放的原因史书上并无记载。杜牧自己认为是宰相李德裕的排挤。而李杜两家为世交，李德裕为何不喜欢杜牧，有人认为是杜牧为人倜傥，不拘小节，与李德裕的理念不合；而且牛李党争，杜牧与牛僧孺私交甚好，可能被李德裕认为是牛党。
在黄州任上，杜牧除去了当地的一些苛捐杂税。但是黄州是一个小州，杜牧在政治上并不得意，自觉政治抱负无法施展，心情比较郁闷。但是在诗歌创作上反而颇有收获。内容上既有感慨国事，又有借景抒情；既有思念亲人，又有吊古揽胜。体裁则包括了长篇五古、绝句以及律体。这个时期也是他一生中诗歌创作较多的时期。
会昌四年（844年），杜牧迁池州刺史。在唐武宗灭佛时他表示赞同，认为有权势的檀越舍财，供奉伽蓝，以求减轻罪恶，得以「买福卖罪」。在池州任上，杜牧与从未见面的张祜因同感怀才不遇，成为知己。二人做了一些互相赠答酬和的诗，成为晚唐诗坛的一段佳话。当时诗人郑谷作诗说：「张生故国三千里，知者惟应杜紫微。」
会昌六年（846年），杜牧迁睦州刺史。他每一次迁官，离家乡长安越来越远，让杜牧思乡情切。大中二年，吏部尚书高元裕写来一封书信慰问，令杜牧非常感激。但是高元裕不久出任山南东道节度使，没有来得及援引杜牧。同年八月，杜牧终于接到新的任命，被升为司勋员外郎、史馆修撰。杜牧以喜悦的心情赴长安就任。但经过多年官场历练，杜牧的刚强之气已经消退。他动身时，写了一首《除官归京睦州雨霁》诗，篇末唱道：
晚年
杜牧任司勋员外郎不到一年，就因为京官俸禄低，而难以养家请求外放杭州刺史，但是没有批准。大中四年（850年），他被升为吏部员外郎。但是杜牧仍然多次请求外放湖州刺史，连上三启，终于应允了他的要求。但是也有人认为，杜牧请求外放并不仅仅是经济原因，而是不满意朝政，认为自己无法在朝中有所作为。同年秋天，杜牧到任湖州刺史。他在湖州凭吊前贤，结识诗友，作了不少诗。一年后，他又被内升为考功郎中、知制诰。到长安第二年，迁中书舍人。这段时期，杜牧重新整修了祖上的樊川别墅，并且闲暇之时经常在这里以文会友。大中六年（852年）冬天病重逝世。
文坛交往
杜牧生平很佩服韩愈、柳宗元，曾写诗「李杜泛浩浩，韩柳摩苍苍。近者四君子，与古争强梁。」虽然不知道杜牧是否与他们有过交往，但是杜牧的古文和长篇五言古诗明显受韩愈的影响。
此外，杜牧对李贺的诗也非常赞赏。而白居易虽然诗名很盛，但是杜牧与他并无往来，在诗歌创作上不仅未受到白居易影响，而且还对他持有一些不同的意见。
杜牧与李商隐虽然被后人称之为「小李杜」，但是二人的交往有记载的只有一次。大中三年（849年），与杜牧同在长安做官的李商隐写过两首诗给杜牧，而且表达了对杜牧的赞赏之情，诗中说：「刻意伤春复伤别，人间惟有杜司勋。」但是杜牧回赠李商隐的诗却找不到，可能没有作，也可能已经亡佚。
成就
晚唐文人大多喜作律诗、绝句，不擅长于长篇五言古诗；但这正是杜牧最擅长的，他的长篇五言古诗气骨遒劲。晚唐的张为在《诗人主客图序》中将杜牧的诗归为「高古奥逸」类。杜牧自称作诗「本求高绝，不务奇丽，不涉习俗，不今不古，处于中间」，他注重「感怨刺怼，言及君臣理乱，以激发人意」。杜牧也擅长七律，是晚唐时期最擅长七律的诗人之一。他的七律善用拗峭之笔，见之俊爽。
作为古文家的杜牧，深受韩愈的古文影响，笔力健举，但不免强造文句，但是在晚唐时还是相当杰出的。他认为文章应当注重思想内容，文句词藻的华丽是次要的。主张「凡为文以意为主，以气为辅，以辞采章句为之兵卫。」
杜牧诗文皆所擅长，在唐朝也不多见。洪亮吉称：「有唐一代，诗文兼擅者，惟韩柳小杜三家。」
中晚唐之后，诗人开始采用民间曲子填词；杜牧曾作《八六子》，是第一个采用民间曲子中长调的作词者，也是第一个作慢词的人。
此外，杜牧也是一位书法家。清朝叶奕苞评论其书法：「牧之书潇洒流逸，深得六朝人风韵。宗伯云：『颜、柳以后，若温飞卿、杜牧之，亦名家也。』」目前唯一流传于世的杜牧手迹《张好好诗》收藏于故宫博物院。
政治抱负
杜牧自小喜好论兵。做过多篇文章谈论军事。《罪言》、《战论》、《守论》、《原十六卫》几篇阐述了藩镇问题和用兵方略，司马光撰写《资治通鉴》时多采录。《阿房宫赋》千古绝响。
杜牧曾作《孙子注》十三篇。「因取孙武书，备其注，曹之所注，亦尽存之，分上中下三卷。」他对这本书非常自负，「因注其书十三篇，乃曰：『上穷天时，下极人事，无以加也，后当有知之者。』」这本书在《新唐书·艺文志》、《郡斋读书志》、《直斋书录解题》皆有著录。《郡斋读书志》称这本书「其学能道春秋战国时事、甚博而详，知兵者将有取焉。」宋吉天宝作《孙子十家会注》，亦收杜牧注。
作品
杜牧的诗文都收录在《樊川文集》。樊川是杜牧家族在长安南别墅旁小河的名字，杜牧一生都非常喜欢这个地方：不仅自己的诗文集叫做《樊川文集》，其号也是「樊川」。
杜牧逝世前，整理自己的诗文，烧掉了大半；但是他生前诗文大多会抄录给外甥裴延翰。杜牧死后，裴延翰将其诗文450首编为20卷的《樊川文集》。
杜牧（803年 - 852年），字牧之，号樊川居士，京兆府万年县（今陕西省西安市）人。晚唐著名诗人和古文家。擅长长篇五言古诗和七律。曾任中书舍人（中书省别名紫微省），人称杜紫微。