因劍南兵馬使徐知道叛亂，被迫流寓梓州（今四川三台）、閬州（今四川閬中）一帶。唐代宗廣德元年（763年），朝廷召他為補京兆功曹，他卻不去任職。
二年正月，嚴武再任職成都，幾次寫信希望杜甫回來。六月，嚴武表薦杜甫為節度參謀、檢校工部員外郎，故世又稱杜工部。
永泰元年（765）正月，杜甫退出嚴武的幕府。四月，嚴武病逝，杜甫失去依靠，於五月離開成都乘舟南下，經嘉州（今四川樂山）、戎州（今四川宜賓）、渝州（今重慶）、忠州（今重慶忠縣）至雲安（今重慶雲陽）。
次年暮春遷居夔州（今重慶奉節），甚至以船為家，崔旰等亂，甫往來梓、夔間，杜甫詩有名豈章著，官應老病休。飄飄何所似？天地一沙鷗。杜甫居夔州近兩年，寫詩四百餘首。
大歷三年（768年）正月，杜甫攜家出三峽，經江陵、公安，暮冬抵岳陽。之後，詩人漂泊湖南，貧病交加，瀕臨絕境。
大歷五年（770年）冬，杜甫病死在湘江舟中，時年五十九歲。杜甫因風疾病逝。
杜甫的逝世至今都是學術界討論的一個話題。一些專家認為杜甫是因糖尿病而死，並在杜詩中找到證據，我多長卿病，日久思朝廷。肺枯渴太甚，漂泊公孫城。長卿病是指司馬相如患有的消渴症，即糖尿病。
一說杜甫人在耒陽，為洪水所困，十餘日未進食，後來耒陽聶縣令雇小船來接他，並且贈送許多牛肉、白酒款待。杜甫一夜食盡，竟大飽而死。郭沫若據此認為杜甫是吃了天熱肉腐之物，因食物中毒而亡。
杜甫靈柩停厝在岳陽，唐憲宗元和八年（813年），由他的孫子杜嗣業移葬於河南首陽山下。但現在杜甫的墳墓有八座，分別位於河南鞏義市、河南偃師市、湖南省耒陽（今耒陽市）、平江縣等地。
杜甫詩歌現存1400多首，寫詩可分四個時期：
讀書和漫遊時期（三十五歲以前）：
杜甫曾先後遊歷吳、越（今江浙一帶）和齊、趙（今山東北部、河北南部），其間曾赴洛陽應舉，不第。以後在洛陽遇李白。二人結下深厚友誼有詩贈李白，余亦東蒙客，憐君如弟兄。醉眠秋共被，攜手日同行，堪稱快意。
繼而又遇高適。三人同游梁、宋（今開封、商丘）。後來李杜又到齊州，分手後又遇於東魯，可惜的是，由於兩人後半生際遇都相當坎坷，這次分別之後便沒有機會再見面了。
困居長安時期（三十五至四十四歲）：
杜甫先在長安應試，落第。後來向皇帝獻賦，向貴人投贈。僅獲得少許資助，過著朝扣富兒門，暮隨肥馬塵，殘杯與冷炙。到處潛悲辛的生活，然衣不蓋體，常寄食於人，最後才得到右衛率府胄曹參軍的小官。
這期間他寫了《兵車行》、《麗人行》等批評時政、諷刺權貴的詩篇。而《自京赴奉先縣詠懷五百字》尤為著名。標誌著他經歷十年長安困苦生活後對朝廷政治、社會現實的認識達到了新的高度。
陷賊和為官時期（四十五至四十八歲）：
安史之亂爆發，潼關失守。杜甫把家安置在一邊，獨自去投肅宗，中途為安史叛軍俘獲，押到長安。
他面對混亂的長安，聽到官軍一再敗退的消息，寫成《月夜》、《春望》、《哀江頭》、《悲陳陶》等詩。後來他潛逃到鳳翔行在，任職左拾遺。由於忠言直諫，上疏為宰相房琯事被貶華州司功參軍。其後，他用詩的形式把他的見聞真實地記錄下來，成為他不朽的作品，即三吏、三別。
西南飄泊時期（四十八至五十九歲）：
隨著九節度官軍在相州大敗和關輔飢荒，杜甫棄官，攜家隨人民逃難，經秦州、同谷等地，到了成都，在嚴武的幫助下，過了一段比較安定的生活。
嚴武入朝，蜀中軍閥成都少尹兼御史徐知道作亂，他漂流到梓州、閬州。後返成都。嚴武死，他再度飄泊，在夔州住兩年，繼又漂流到湖北、湖南一帶，病死在湘江上。
這時期，其作品有《水檻遣心》、《春夜喜雨》、《茅屋為秋風所破歌》、《病橘》、《登樓》、《蜀相》、《聞官軍收河南河北》、《又呈吳郎》、《登高》、《秋興》、《三絕句》、《歲晏行》等千餘首，佔全部杜詩的百分之七十以上，深刻地反映了唐代安史之亂前後20多年的社會全貌。
杜甫詩有集六十卷，早佚。北宋寶元二年（1039年）王洙輯有1405篇，編為18卷，題為《杜工部集》。錢謙益編有《箋註杜工部集》。楊倫說：自六朝以來，樂府題率多模擬剽竊，陳陳相因，最為可厭。子美出而獨就當時所感觸，上憫國難，下痛民窮，隨意立題，盡脫去前人窠臼。
特色，杜甫是社會派詩人，趨向現實主義，內容廣泛，富時代性，取材於政治興亡，社會動亂，戰事徭役，飢餓貧窮和貧富懸殊。
杜詩善於描寫當時歷史實況，反映唐代由盛轉衰的現況，故有詩史之稱。從安史之亂至入蜀之前，杜甫經歷了大時代的動亂，寫下大量的實錄式寫實名篇。其名篇中，特多寫實之作，如名作《麗人行》，反映上層社會的奢淫。
思想方面，杜詩中有儒家思想，悲天憫人，憂國憂民，洋溢著仁民愛物的情懷和濃烈愛國主義色彩，有詩聖之譽。
杜詩善用理智去仔細觀察人生社會的實況，從自己的生活經驗去體會人民的苦樂，有強烈政治意識，繼承並發揚詩經、漢樂府民歌及建安學的寫實精神。
手法方面，杜詩善寫人物對話和獨白，選取有典型意義的人物和事件來描寫。杜詩也善於抒情，結合抒情和敘事，又結合抒情和寫景，寄情於景。杜詩敘事注重客觀描述，讓故事身直接感染讀者，而少發議論。
語言方面，杜甫寫作態度非常嚴肅，語言精煉，用字準確，形象生動，多姿多采，並善於運用民間口語。
體裁方面，杜甫作品眾體兼善，五七言古體、律詩絕句，無所不工。他往往用不同的詩體，表達不同的內容，敘事多用較少格律限制，便於鋪敘描寫的古體詩，抒情則多用近體詩。
杜甫大量創作七言律詩，作品內容廣泛，技巧純熟，注重聲律對仗，格律嚴謹，語言錘鍊，為歷代典範之作，達到極高的成就，使七律創作臻於成熟。他又開創即事名篇的新樂府詩，描寫社會的民生疾苦。
風格方面，杜詩主要風格是沉鬱頓挫，風格多樣，豐富多姿，或雄渾奔放，或清新細膩，或沉鬱悲涼、或辭藻富麗、或平易質樸、或通俗自然。杜詩融冶吸收前人藝術技巧，發展成一種獨特的新風格。
杜甫的詩歌在語言上，普遍認為具有沉鬱的特點，沉鬱一詞最早見於南朝，體沉鬱之幽思，麗日月，後來杜甫寫更以沉鬱頓挫四字準確概括出他自己作品的語言，至於沉鬱頓挫，隨時敏捷，而揚雄、枚皋之徒，庶可跂及也。
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