人物生平
投奔刘秀
公元23年（地皇四年）九月，王莽政权败亡，绿林军拥立刘玄为帝，改元更始，刘玄称帝之后，河北（黄河以北）各州郡都持观望态度，未曾归附更始政权，公元23年（更始元年）十月，更始帝刘玄令刘秀以破虏将军行大司马事持节北渡，镇慰河北诸州郡。
公元25年（更始三年）六月，刘秀即皇帝位，因为在平定河北之战中的杰出表现，杜茂被拜为大将军，封乐乡侯。
剿灭五校
刘秀称帝之前，汉军已经先后消灭了铜马、高湖、重连、赤眉别帅、青犊、大彤、上江、铁胫、五幡、尤来、大枪等部农民军的主力，河北农民军实力较强的只剩下盘距在真定（今河北正定南）的五校农民军了，该军战力较强，在与汉军的作战中曾重创汉军大将贾复。
为了消灭五校农民军，公元25年（建武元年），刘秀命令杜茂率军北上进攻五校农民军，杜茂先在真定击败五校军，随后又进兵迫降了广平县（今河北邯郸广平县）。
公元26年（建武二年），刘秀更封杜茂为苦陉侯。
公元26年（建武二年）春，残余的五校农民军与檀乡农民军合兵进扰魏郡（郡治邺城，今河北临漳西南邺镇东）、清河郡（郡治清阳，今河北清河东南）。在刘秀的命令下，杜茂又与扬化将军坚镡、大司空王梁、建义大将军朱祐、执金吾贾复、偏将军王霸、骑都尉刘隆、马武、阴识等九将军随大司马吴汉去清剿。汉军与农民军大战于邺东漳水之上，农民军战败，被斩首、投降的有10余万人。
此次大捷之后，刘秀再命杜茂与中郎将王梁一起清剿五校农民军余部，杜茂、王梁先后在魏郡﹑清河郡﹑东郡（郡治濮阳，今河南濮阳西南）击败了五校农民军，平毁了其所筑的所有营堡，迫降农民军持节的大将就有三十余人，从此三郡清静，道路流通，成为汉军的重要后方基地。
出征关东
公元27年（建武三年），光武帝遣使持节拜杜茂为骠骑大将军，主持消灭刘永残部的战斗，杜茂先后击破沛郡，拔芒。这时已经平定的西防再次反叛，原刘永的大将佼彊（一作佼强）重新占据了西防。
公元29年（建武五年）春，杜茂率捕虏将军马武进攻西防，数月攻克，佼彊弃城出逃，去投奔董宪了。刘永残部被彻底消灭。
防守匈奴
公元31年（建武七年），光武帝诏杜茂率兵北屯田晋阳（今太原一带）﹑广武（今山西代县），以防匈奴并伺机消灭依附于匈奴的卢芳。当时卢芳占据高柳（今山西阳高县，与匈奴兵相连结，多次侵犯边民，大司马吴汉、骠骑大将军杜茂数次进攻卢芳都没有取胜，刘秀很是忧虑。
公元33年（建武九年），杜茂与雁门太守郭凉再次出兵讨伐卢芳，在繁畤（今浑源北二十里）卢芳的部将尹由对阵，卢芳部将贾览率匈奴骑兵万余人前来救援，杜茂与其交战，汉军败绩，杜茂被迫率军退入楼烦城（今山西省娄烦县境内）。
公元36年（建武十二年），光武帝刘秀派遣谒者段忠将各郡解除刑枷的犯人配给杜茂，镇守北边，又发动边卒筑亭候，修烽火，还运输金帛缯絮以供给军士，并赐给边民，官吏相望前后不绝。杜茂也组织部队屯田，用马卢车转运物资。
后来雁门人贾丹、霍匡、解胜袭杀了卢芳任命的平城（今山西省晋城市陵川县）守将尹由投降汉朝，刘秀诏令运输金帛赐给杜茂、郭凉部下军吏及平城投降的民众。自此以后卢芳属下的城邑不断有来投降的，一月之间雁门暂趋平定，卢芳于是逃亡到匈奴。
公元37年（建武十三年），光武帝增加了杜茂的食邑，更封杜茂为修侯。
公元39年（建武十五年），杜茂因为断兵马禀缣（粮饷）、使军吏杀人，被免官，削户邑，降封为参蘧乡侯。
公元43年（建武十九年），杜茂去世。
后裔
杜茂卒，子杜元嗣。永平十四年，杜元坐与东平王等谋反，减死一等，国除。永初七年，邓太后绍封茂孙奉为安乐亭侯。
人物评价
徐钧：“力不能裨斗野龙，僪于北鄙有边功。蝇随骥尾犹千里，也得依名四七中。”
谈迁：“王梁、杜茂，应赤符而击五校矣，乃抚剑抵掌。”（《枣林杂俎》）
后世地位
墓址
公元43年（建武十九年）杜茂病逝，归葬故里，明《嘉靖邓州志》记载：“杜茂墓，州西（南）三十里”。
杜茂墓位于河南省邓州市文渠乡孔楼村小龙庙组。建于汉代，墓高约4米，直径40米，呈圆丘状。为市级文物保护单位，树有保护标志碑，设有专职文物保护员负责看护。
是另据《畿辅通志·卷四十八》记载：“杜茂墓在无极县东北三十里陉邑村前。”
清道光年间编撰的《直隶定州志》有这样的表述：杜茂墓在河北省无极县东北30里陉邑村，按陉邑即邢邑，今改隶定州。
史籍记载
《太平御览》、《资治通鉴》均有事迹记载。
文艺形象
在传统评书《东汉演义》里，杜茂手使一柄五股托天烈焰叉，为二十八星宿之一，星号参水猿。
在传统戏曲中没有关于杜茂为主的剧目，但在京剧《取洛阳》、《草桥关》中，杜茂是主要配角之一。
云台二十八将
云台二十八将，是指在汉光武帝刘秀麾下助其一统天下、重兴汉室江山、建立东汉政权过程中功劳最大、能力最强的二十八员大将，东汉明帝永平三年（公元60年），汉明帝刘庄在洛阳南宫云台阁命人画了28位大将的画像，称为云台二十八将。
范晔《后汉书》为二十八将立传，称“咸能感会风云，奋其智勇，称为佐命，亦各志能之士也。”其中功劳最大的当属岑彭、冯异，《后汉书·卷十七》论曰：中兴将帅立功名者众矣，惟岑彭、冯异建方面之号，自函谷以西，方城以南，两将之功实为大矣。若冯、贾之不伐，岑公之义信，乃足以感三军而怀敌人，故能克成远业，终其全庆也。
云台二十八将排名如下：
