因剑南兵马使徐知道叛乱，被迫流寓梓州（今四川三台）、閬州（今四川閬中）一带。※宗广德元年（763年），朝廷召他為补京兆功曹，他却不去任职。
二年正月，严武再任职成都，几次写信希望杜甫回来。六月，严武表荐杜甫為节度参谋、检校工部员外郎，故世又称杜工部。
永泰元年（765）正月，杜甫退出严武的幕府。四月，严武病逝，杜甫失去依靠，於五月离开成都乘舟南下，经嘉州（今四川乐山）、戎州（今四川宜宾）、渝州（今重庆）、忠州（今重庆忠县）至云安（今重庆云阳）。
次年暮春迁居夔州（今重庆奉节），甚至以船為家，崔旰等乱，甫往来梓、夔间，杜甫诗有名岂文章著，官应老病休。飘飘何所似？天地一沙鸥。杜甫居夔州近两年，写诗四百餘首。
大历三年（768年）正月，杜甫携家出三峡，经江陵、公安，暮冬抵岳阳。之后，诗人漂泊湖南，贫病交加，濒临绝境。
大历五年（770年）冬，杜甫病死在湘江舟中，时年五十九岁。杜甫因风疾病逝。
杜甫的逝世至今都是学术界讨论的一个话题。一些专家认為杜甫是因糖尿病而死，并在杜诗中找到证据，我多长卿病，日久思朝廷。肺枯渴太甚，漂泊公孙城。长卿病是指司马相如患有的消渴症，即糖尿病。
一说杜甫人在耒阳，為洪水所困，十餘日未进食，后来耒阳聂县令雇小船来接他，并且赠送许多牛肉、白酒款待。杜甫一夜食尽，竟大饱而死。郭沫若据此认為杜甫是吃了天热肉腐之物，因食物中毒而亡。
杜甫灵柩停厝在岳阳，唐宪宗元和八年（813年），由他的孙子杜嗣业移葬於河南首阳山下。但现在杜甫的坟墓有八座，分别位於河南巩义市、河南偃师市、湖南省耒阳（今耒阳市）、平江县等地。
杜甫诗歌现存1400多首，写诗可分四个时期：
读书和漫游时期（三十五岁以前）：
杜甫曾先后游歷吴、越（今江浙一带）和齐、赵（今山东北部、河北南部），其间曾赴洛阳应举，不第。以后在洛阳遇李白。二人结下深厚友谊有诗赠李白，余亦东蒙客，怜君如弟兄。醉眠秋共被，携手日同行，堪称快意。
继而又遇高适。三人同游梁、宋（今开封、商丘）。后来李杜又到齐州，分手后又遇於东鲁，可惜的是，由於两人后半生际遇都相当坎坷，这次分别之后便没有机会再见面了。
困居长安时期（三十五至四十四岁）：
杜甫先在长安应试，落第。后来向皇帝献赋，向贵人投赠。仅获得少许资助，过著朝扣富儿门，暮随肥马尘，残杯与冷炙。到处潜悲辛的生活，然衣不盖体，常寄食於人，最后才得到右卫率府胄曹参军的小官。
这期间他写了《兵车行》、《丽人行》等批评时政、讽刺权贵的诗篇。而《自京赴奉先县咏怀五百字》尤為著名。标誌著他经歷十年长安困苦生活后对朝廷政治、社会现实的认识达到了新的高度。
陷贼和為官时期（四十五至四十八岁）：
安史之乱爆发，潼关失守。杜甫把家安置在一边，独自去投肃宗，中途為安史叛军俘获，押到长安。
他面对混乱的长安，听到官军一再败退的消息，写成《月夜》、《春望》、《哀江头》、《悲陈陶》等诗。后来他潜逃到凤翔行在，任职左拾遗。由於忠言直諫，上疏為宰相房琯事被贬华州司功参军。其后，他用诗的形式把他的见闻真实地记录下来，成為他不朽的作品，即三吏、三别。
西南飘泊时期（四十八至五十九岁）：
随著九节度官军在相州大败和关辅飢荒，杜甫弃官，携家随人民逃难，经秦州、同谷等地，到了成都，在严武的帮助下，过了一段比较安定的生活。
严武入朝，蜀中军阀成都少尹兼御史徐知道作乱，他漂流到梓州、閬州。后返成都。严武死，他再度飘泊，在夔州住两年，继又漂流到湖北、湖南一带，病死在湘江上。
这时期，其作品有《水槛遣心》、《春夜喜雨》、《茅屋為秋风所破歌》、《病橘》、《登楼》、《蜀相》、《闻官军收河南河北》、《又呈吴郎》、《登高》、《秋兴》、《三绝句》、《岁晏行》等千餘首，佔全部杜诗的百分之七十以上，深刻地反映了唐代安史之乱前后20多年的社会全貌。
杜甫诗有集六十卷，早佚。北宋宝元二年（1039年）王洙辑有1405篇，编為18卷，题為《杜工部集》。钱谦益编有《笺註杜工部集》。杨伦说：自六朝以来，乐府题率多模拟剽窃，陈陈相因，最為可厌。子美出而独就当时所感触，上悯国难，下痛民穷，随意立题，尽脱去前人窠臼。
特色，杜甫是社会派诗人，趋向现实主义，内容广泛，富时代性，取材於政治兴亡，社会动乱，战事徭役，飢饿贫穷和贫富悬殊。
杜诗善於描写当时歷史实况，反映唐代由盛转衰的现况，故有诗史之称。从安史之乱至入蜀之前，杜甫经歷了大时代的动乱，写下大量的实录式写实名篇。其名篇中，特多写实之作，如名作《丽人行》，反映上层社会的奢淫。
思想方面，杜诗中有儒家思想，悲天悯人，忧国忧民，洋溢著仁民爱物的情怀和浓烈爱国主义色彩，有诗圣之誉。
杜诗善用理智去仔细观察人生社会的实况，从自己的生活经验去体会人民的苦乐，有强烈政治意识，继承并发扬诗经、汉乐府民歌及建安文学的写实精神。
手法方面，杜诗善写人物对话和独白，选取有典型意义的人物和事件来描写。杜诗也善於抒情，结合抒情和叙事，又结合抒情和写景，寄情於景。杜诗叙事注重客观描述，让故事本身直接感染读者，而少发议论。
语言方面，杜甫写作态度非常严肃，语言精炼，用字準确，形象生动，多姿多采，并善於运用民间口语。
体裁方面，杜甫作品眾体兼善，五七言古体、律诗绝句，无所不工。他往往用不同的诗体，表达不同的内容，叙事多用较少格律限制，便於铺叙描写的古体诗，抒情则多用近体诗。
杜甫大量创作七言律诗，作品内容广泛，技巧纯熟，注重声律对仗，格律严谨，语言锤鍊，為歷代典范之作，达到极高的成就，使七律创作臻於成熟。他又开创即事名篇的新乐府诗，描写社会的民生疾苦。
风格方面，杜诗主要风格是沉鬱顿挫，风格多样，丰富多姿，或雄浑奔放，或清新细腻，或沉鬱悲凉、或辞藻富丽、或平易质朴、或通俗自然。杜诗融冶吸收前人艺术技巧，发展成一种独特的新风格。
杜甫的诗歌在语言上，普遍认為具有沉鬱的特点，沉鬱一词最早见於南朝，体沉鬱之幽思，文丽日月，后来杜甫写更以沉鬱顿挫四字準确概括出他自己作品的语言，至於沉鬱顿挫，随时敏捷，而扬雄、枚皋之徒，庶可跂及也。