开成二年（837年）十一月，杜悰的妻子岐阳庄淑公主在随丈夫入京的路上去世。十二月，杜悰到达京师长安，但是并没有前去觐见唐文宗。唐文宗李昂责怪他，户部侍郎李珏说：“按规定驸马都尉要替公主穿斩衰的丧服三年，士族之所以不愿娶公主，很大程度是因为这个。杜悰正在为公主服丧，所以没来谢恩。”文宗李昂十分惊讶，说道：“我开始并不知道有这个规定。”随后下诏废除了这个法令。

开成三年（838年），杜悰任户部尚书，兼判户部度支事。

会昌元年（841年），唐武宗李炎即位，命杜悰出任淮南节度使，镇守扬州。当时武宗李炎诏令扬州监军选取从事音乐歌舞女子十七人充入宫中，监军邀杜悰同选。监军又想查看挑选有姿色的良家女子，杜悰拒绝，并说道：“我没有得到圣命就参与这可是犯罪。”监军大怒，将他的话上报给武宗李炎，李炎认为杜悰有大臣的风度，就下令停止进献歌舞女伎，并有立杜悰当宰相的打算。

会昌二年（842年），杜悰拜相，任尚书右仆射、中书侍郎、同中书门下平章事，仍兼任度支。

会昌四年（844年），唐朝平定昭义军刘稹的反叛后，升杜悰为左仆射、兼任门下侍郎。

会昌五年（845年），杜悰罢相，外任剑南东川节度使，后历任剑南西川节度使、淮南节度使。当时淮南遭旱灾，人民饥饿流亡，杜悰贪酒饮宴，不知民情，上表谎称祥瑞，被罢节度使一职，以太子太傅的身份分司东都。

大中元年（847年），杜悰出任剑南西川节度使，出兵收复了以前被吐蕃侵占的维州（治所为今四川省理县东北）。不久后，杜悰再次拜相，入朝任右仆射、判度支，进兼门下侍郎同平章事。

大中十三年（859年），杜悰被加官司空，封邠国公。

咸通四年（863年），杜悰罢相，以检校司徒一职兼任凤翔、荆南节度使，加兼太傅。

咸通十四年（873年），黔南观察使秦匡谋领兵与南诏军作战，兵败，逃奔到杜悰所在的地方，杜悰将他囚禁，又上表劾奏匡谋未能殉节。懿宗李傕诏命将秦匡谋斩杀，这出乎杜悰的意料，杜悰惊讶之下得病去世，享年八十岁，朝廷追赠杜悰为太师。安葬之日，懿宗李傕诏令宰相百官身临祭祀。

太和三年（829年），杜悰出任澧州刺史，在任三年，考核治绩为天下第一。朝中大臣都认为国家内外难事，只有杜悰能解决。

太和八年（834年），杜悰任忠武军节度使，期间勤政爱民，住所简陋。民众听闻离任，叩头乞留，请树生祠。杜悰离职之日，民众拉着马车，哭于道路。

唐懿宗在位初期，枢密使杨庆请杜悰弹劾没有赞同宦官矫诏请太子李漼代掌国政的大臣，杜悰愤怒地对杨庆说：“皇帝即位不久，你们掌权，凭自己的爱憎杀大臣，你们这辈的灾祸不用多久了。”杨庆沮丧的离去，大臣于是都安心下来。

《唐故岐阳公主墓志铭》：①“许军强雄，且撑剧寇，自始多用武臣治，各出己部曲家人，疵政弛法，习为循常，有司用比边障远地，掷置不问，民亦甘心。”②“尚书治沣州，考治行为天下第一，後为大司徒京兆尹凤翔节度使，朝廷屈指比数，以为凡有中外重难，非尚书不可。”

刘昫、赵莹等《旧唐书》：忭无他才，常延接寒素，甘食窃位而已。

孙光宪《北梦琐言》：处高位而妨贤，享厚禄以丰已。无功于国，无德于民。富贵而终，斯又何人也！子孙不享，何莫由斯。

宋祁、欧阳修等《新唐书》：悰于大议论往往有所合，然才不周用。虽出入将相，而厚自奉养，未尝荐进幽隐，佑之素风衰焉，故时号“秃角犀”。

贾岛《上杜驸马》：“玉山突兀压乾坤，出得朱门入戟门。妻是九重天子女，身为一品令公孙。鸳鸯殿里参皇后，龙凤堂前贺至尊。今日澧阳非久驻，伫为霖雨拜新恩。”

杜悰小时候，常到昭应观和很多儿童在观外野地里游戏。忽然有一个道士，只招呼杜悰，用手抚摩他说：“公子应该勤奋读书，不要和那些小孩子游戏。”道士又指着那座观说：“我住在这，你能不能去看望我？”道士说完就离开了。杜悰马上就到观内去看望道士。进观之后，只见一片荒凉，别的什么都没有。只有一座殿宇立在那里，内有老君的塑像。刚才看见的那个道士半边脸是紫黑色的。杜悰详细看那老君塑像，很像他看见的那个道士。

当初，李宗闵和李德裕有矛盾，这时，李德裕从西川调来朝廷任职，文宗李昂对他寄予很大希望，急于任命他为宰相，李宗闵千方百计阻止而未果。杜悰是李宗闵的党羽，一次，往见李宗闵，发现他面有忧色，就问：“是不是忧虑兵部尚书李德裕即将被拜为宰相？”李宗闵说：“是，但又有什么办法能够阻止他呢？”杜悰说：“我有一计，可以消除您以往对他的仇恨，只是恐怕您不能采纳。”李宗闵说：“什么计策？”杜说：“德裕擅长文学，但没有经过科举考试而获得进士的出身，常常为此而感到不快。如果能让他掌管科举考试，肯定会喜出望外。”李宗闵沉默了一会儿，说：“是否再考虑其他的办法。”杜悰说：“如果您不愿意让他掌管科举考试，那么，就任命他为御史大夫。”李宗闵说：“这条计策可以。”于是，杜悰再三和李宗闵约定，不得泄露消息，然后，去见李德裕。李德裕作揖欢迎杜悰，说：“您为什么事情来到我这个被人遗忘的地方？”杜悰说：“靖安相公李宗闵让我来转达他关于安排您职位的意向。”随即把将要任命李德裕为御史大夫的意向透露给李德裕。李德裕听后惊喜不已，不由得流下泪来，说：“御史大夫是朝廷举行大礼时在宫门纠察百官班列的重要职务，作为晚辈，我怎敢担当！”连连请他转达对李宗闵的感谢。李宗闵又和给事中杨虞卿进行商议，结果，停止了这项计划。

杜悰任凤翔节度使时，朝廷曾下诏令各地淘汰寺院僧尼。这时，岐山县的天空中出现五色彩云，民间便认为是佛祖庇佑。监军于是打算奏报朝廷。杜悰却说：”天上的云彩变换颜色，是常有的事。如果佛真的保佑僧尼的话，肯定五色彩云也会出现在京城的上空。”不久凤翔捉到一只白兔，监军认为这是从西方来的祥瑞，想要奏报朝廷。再次被杜悰拒绝。监军很不高兴，认为杜不向朝廷报告祥瑞，是掩盖皇上圣德的行为，于是独自画祥瑞奉献朝廷。等到杜悰担任工部尚书、判度支时，河中奏称发现一种不吃其他兽类的驺虞，是天下祥瑞的象征。于是，百官都向文宗祝贺。文宗李昂对杜悰说：“李训、郑注都是自称发现祥瑞，从而乘机作乱的。由此可见，所谓祥瑞的东西，并非是国家太平的象征。你从前在凤翔的时候，不向朝廷奏报发现白兔，真可谓是先知先觉。”杜悰说：“黄河出图，伏羲用它来策画八卦；洛河现天书，大禹用它来制定治理天下的九种法则。这些，都对百姓有益，所以值得效法。至于禽兽草木一类的所谓祥瑞之物，什么时候都有。刘聪桀傲不驯，叛变朝廷，但却几次发现黄龙；石虎残虐无道，但却在各地捉获了苍麟十六个，白鹿七个，用来驾驶自己的车乘。由此可见，所谓的祥瑞之物和帝王的圣德毫无关系。玄宗曾经担任过潞州别驾，他即位当皇帝以后，潞州奏报发现十九种祥瑞之物，玄宗说：‘朕在潞州的时候，只知道勤勉于本职工作，对于你们报告的祥瑞之物，丝毫不知。’因此，我但愿陛下一心一意地以百姓富足安乐作为国家兴隆的象征，对于其他所谓的祥瑞之物，都不要采纳。”文宗称赞杜悰的意见。

关于杜悰的生平，主要参见《旧唐书·卷一百四十七·列传第九十七》以及《新唐书·卷一百六十六·列传第九十一》。