1941年1月1日，杜雨露出生在辽宁铁岭。因为二姐和姐夫都是齐齐哈尔的中学教师，所以整个中学时代，杜雨露都是在齐齐哈尔渡过的。1960年毕业于哈尔滨师范大学艺术学院，同年走进了哈尔滨话剧院成为话剧演员，在舞台剧《松涛曲》、《死环》、《夜幕下的哈尔滨》中担任主要角色。一天，当杜雨露还在演出《夜海战歌》的时候，后台突然贴满了他的大字报，后来他被下放到仓库看管货物，一时间成了“黑帮”。
1966年，“文革”初，哈尔滨话剧院被取消了，杜雨露也离开了仓库去参加学习班。1971年，哈尔滨剧院恢复了，杜雨露回到剧院，坚守在自己的话剧岗位上十余年，一个偶然的机会，使他踏入了影视圈。
1979年，在哈尔滨话剧院的《间隙与奸细》中杜雨露出演了男主角，不久这部话剧被八一电影制片厂看中，改编成为电影《奸细》，其扮演政委甘泉，首次踏入影视圈的他便获得大众电影“百花奖最佳男主角奖”提名。1988年，在电影《
无罪杀手》中扮演刑警队长陈庭。
1996年，参演的电视剧《
撼天雷》播出，饰演贪污腐败的县长，这部影片以一位县级反贪局长坚决调查县长受贿案为背景，展现了部分干部公正执法、清廉正直的光辉形象。最终，杜雨露凭借此作品荣获小百花奖优秀男配角奖。
1999年1月3日，参演的
唐国强主演的电视剧《
雍正王朝》播出，扮演清朝康熙、雍正两朝重臣张廷玉，杜雨露的演技再上一层楼，被誉为“中国第一老生”。
2000年1月3日，主演的电视剧《
突出重围》播出，饰演铁铮铮的老军人“军区副司令员方英达”，并凭此剧在第20届电视剧“飞天奖”上获得最佳男演员奖。次年4月15日，近代传奇剧《
大宅门》播出，杜雨露在其中饰演白家老号掌门人白萌堂，他有骨气、有担当，为了维护家族荣誉和尊严，不惜与詹王府对抗，最终导致了白家和百草厅的萧条。该剧荣获 2001 年央视年度收视冠军。2002年，主演的电视剧《
省委书记》播出，饰演男主角省委书记贡开宸。为了扮演官员角色，杜雨露每天都会从电视新闻中研究各级领导的形象。
2007年，杜雨露在《
红日》中首次出演国民党领导人蒋介石。2008年8月，浙江长城影视传媒集团投拍大型革命史诗电视剧《
东方红1949》，再次邀请杜雨露的加盟，二度出演蒋介石。是1949年新中国成立初期，心力交瘁，而又想挽回局势的蒋委员长。2011年，央视一套黄金档开年剧《
黎明前的暗战》发布会在北京举行，杜雨露在剧中出演湖南省主席程潜。
2016年，在电影《
爸爸的木房子》中饰演退休军人陈金戈。2021年5月3日，主演的电视剧《
温州三家人》在
中央电视台电视剧频道黄金强档播出。
1962年，杜雨露和哈尔滨少年宫第一代舞蹈教师朱永珏结婚。育有三个子女，儿子是乒乓球世界冠军
孔令辉的启蒙教练杜刚。1982年，19岁的杜刚是全省最年轻的乒乓球教练，手把手培养不到7岁的孔令辉。
杜雨露饰演了一系列官员形象，无论是现实题材的还是古装的，清官还是贪官他总能演绎得丝丝入扣。生活中的他是一个木讷寡言、不善与人沟通的老人。他的艺术底蕴很深厚对艺术创作要求也极高，对任何一个自己接演的角色都力求演得出彩。在朋友及合作者的眼中，杜雨露是一位能将生活当中一件极有意思的事情描述得很乏味让人失去倾听的兴趣，然而在演戏中又能将任何一个剧本中平淡无奇的角色演得非常有意思的老艺术家（新浪网评）。