杜鴻漸年輕時敏悟好學，後考中進士，初授王府參軍。天寶末年，杜鴻漸累遷至大理寺司直，充任朔方軍留後、支度副使。
迎立肅宗
至德元年(756年)，安史叛軍進逼長安，唐玄宗西逃入蜀，皇太子李亨則北上平涼。杜鴻漸與朔方軍僚屬魏少遊、崔漪、盧簡金、李涵等人商議道：“平涼不是聚兵之地，若想取勝，一定要到朔方。如果我們奉太子爲主，聚集河隴兵力，聯結回紇，同時徵召北方勁騎，南下平亂，可以收復二京，雪恥國辱，上報明主，下安百姓。”杜鴻漸於是起草表章，陳述朔方軍的軍資力量，讓李涵趕赴平涼。李亨大喜，決定前往朔方。
不久，杜鴻漸到平涼北部的白草頓迎接李亨，並趁慰勞士卒之時，向李亨進言道：“朔方軍乃天下勁旅，靈武又是用武之地。如今回紇請和，吐蕃歸附，各地郡縣都拒不從賊。雖有郡縣被叛軍佔據，也都希望迴歸朝廷。殿下在朔方整頓武備，然後揮軍南下，必能剿滅叛軍。”李亨深以爲然。
同年七月，李亨到達靈武。杜鴻漸與裴冕等人上表勸進，請李亨稱帝，以順應民心。李亨起初不肯，但因杜鴻漸五次上表，最終只得應允。杜鴻漸又親自安排登基時的禮儀。不久，李亨繼位，是爲唐肅宗。杜鴻漸被授爲兵部郎中，並管理中書舍人事務，後升任兵部侍郎。
累職拜相
至德二年(757年)，杜鴻漸兼任御史大夫，並出任河西節度使、涼州都督。同年十月，唐軍收復兩京。唐肅宗又改任杜鴻漸爲荊州大都督府長史、荊南節度使。
乾元二年(759年)，襄州將領康楚元、張嘉延叛亂，驅逐刺史王政，佔據襄州。不久，張嘉延南襲荊州，杜鴻漸棄城而逃。澧州、朗州、硤州、歸州等州官吏聞聽杜鴻漸出逃，驚駭不已，紛紛逃入山谷躲藏。叛亂後被唐軍平定。
上元元年(760年)，杜鴻漸被徵拜爲尚書右丞，後歷任吏部侍郎、太常寺卿。寶應元年(762年)，唐玄宗、唐肅宗先後去世，唐代宗繼位。杜鴻漸又充任禮儀使，負責營建泰陵、建陵，加授光祿大夫，封衛國公。
廣德二年(764年)，杜鴻漸拜相，擔任兵部侍郎、同中書門下平章事，不久又升任中書侍郎。
出鎮西川
永泰元年(765年)十月，劍南西川兵馬使崔旰佔據成都，殺死節度使郭英乂，並自稱節度留後。邛州衙將柏貞節、瀘州衙將楊子琳、劍州衙將李昌巙則起兵討伐崔旰，蜀地局勢一片混亂。
大曆元年(766年)二月，唐代宗命杜鴻漸兼任山南西道劍南東川等道副元帥、劍南西川節度使，赴西川平亂。杜鴻漸卻志氣怯懦，又沉迷佛教，不喜軍務。他到成都後，畏懼崔旰兵勢，不敢問罪，反而請求朝廷授崔旰爲節度使。當時，吐蕃入侵，關中混亂。唐代宗無奈，只得授崔旰爲西川行軍司馬，又授柏貞節、楊子琳爲刺史，讓他們罷兵歸鎮。
復居宰輔
大曆二年(767年)，杜鴻漸請求入朝，並推薦崔旰爲西川兵馬留後。不久，唐代宗召杜鴻漸回京，又任命崔旰爲成都尹、劍南西川節度使。杜鴻漸入朝後，被罷去山南副元帥之職，再次擔任宰相，改授門下侍郎。
大曆三年(768年)，杜鴻漸出任東都留守，並充任河南、淮西、山南東道副元帥，仍保留同平章事之職。他稱病上表，請求退休，得到唐代宗的批准，因此並未到洛陽赴任。
大曆四年(769年)，杜鴻漸病逝，終年六十一歲。唐代宗廢朝三日，追贈他爲太尉，賜諡文憲。
軼事典故
杜鴻漸晚年深信佛教，曾賦詩道：“常願追禪理，安能挹化源。”朝臣也都賦詩唱和。他退休後病重，讓僧人將自己的頭髮剃去，又留下遺言，讓兒子依照胡法將他塔葬，不要堆土、植樹，希望能如僧人一般。時人都譏笑不已。
