唐懿宗咸通（860年－873年）年間，由於九次科舉考試不第，感慨古今沉浮，遂至天台山學道，拜應夷節為師，為司馬承禎五傳弟子（承禎傳薛季昌、季昌傳田虛應，虛應傳馮惟良，惟良傳應夷節）。修習上清派吞日月氣諸法（服氣之法）。後來唐僖宗聞名召見，賜給紫袍，任麟德殿文章應制，為內供奉。
中和元年（881年），隨唐僖宗入蜀，後留在成都。
隨後被前蜀王建所用，任光祿大夫尚書戶部侍郎上柱國蔡國公，賜號廣成先生。後主王衍時，為傳真天師，崇真館大學士。被譽為「傳真天師」、「山中宰相」。
晚年居於青城山，潛心悟道，死後葬在清都觀。著有《歷代崇道記》。
傳奇小說《虯髯客傳》傳為他所作。
杜光庭精通儒、道典籍，又對道教作過不少實地調查，生平著述極豐。收入《正統道藏》的有二十七種，《全唐文》收有三百二篇。
杜光庭精注重研究《道德經》。他將以往關於老子（太上老君）的神話傳說進行系統化，樹立了老子在道教中的牢固地位。他還編錄了關於洞天福地的宗教神學地理