1937年抗戰全面爆發后，被中共山西省委派到太行山地區打游擊，建設抗日根據地。歷任晉冀豫抗日義勇軍三支隊隊長，太行區黨委宣傳科科長，太行區黨委城市部太原城委書記等。

　　1947年，在解放戰爭中隨劉鄧大軍南下，參加“挺進大別山”和淮海戰役，領導所在的新解放區的土地改革和農民運動，歷任中共中央原局秘書長等。

　　1949年新中國成立初期，任中共中央中南局秘書長兼政策研究室主任，中南區軍政委員會土地改革委員會副主任。

　　在領導中南新解放區的土地改革運動中，提出了分階段土改的主張，即先普遍發動群眾，剿匪反霸，建好農會，再轉入分配土地，得到毛澤東的充分肯定。

　　1952年，調入中共中央農村工作部任秘書長，兼國務院農林辦公室副主任。

　　在農業合作化運動的爭論中，支持鄧子恢“穩步前進”的主張(即堅持經過新民主主義社會，多種經濟并存，并利用有益于生產力發展的私有經濟的思路)，受到點名批評，被解除職務。

　　1956年，調入中國科學院，歷任副秘書長、秘書長，兼院黨組副書記。

　　1966年“文革”開始后，被停職檢查，受到沖擊迫害。

　　1970年，到中國科學院在湖北潛江的五七干校監督勞動。

　　1978年底十一屆三中全會后，得到徹底平反。

　　1979年，任國家農業委員會副主任，負責中國農村經濟改革的政策研究。

　　1980年，提出可在貧困地區全面推廣土地家庭承包，其他地區也可以因地制宜。

　　1981年，受中央委托支持起草《全國農村工作會議紀要》，肯定包產到戶的合法性，肯定了責任制長期不變，得到鄧小平和陳云的高度肯定。

　　1982年元旦，由杜潤生起草的《全國農村工作會議紀要》成為當年中央“一號文件”。此后，杜潤生多次接受中央委托，主持多個農村政策文件的起草，為關于農村工作的五個中央“一號文件”的出臺作出重大貢獻。

　　1983年，任中共中央書記處農村政策研究室主任，兼國務院農村發展研究中心主任，為家庭聯產承包責任制的倡導和推行做了大量工作。

　　1989年后，中共中央農村政策研究室、國務院農村發展研究中心先后撤銷。杜潤生離職后，繼續從事農村經濟和政策研究。

　　杜潤生是中共第十二次、第十三次全國代表大會代表，中共中央顧問委員會委員等。同時，還是全國人大財經委員會委員、中國農學會名譽會長、中國農業經濟學會理事長、中國合作經濟學會會長、中國國土經濟學研究會理事長、中國人民大學兼職教授等。