正伦出身于洹水杜氏，隋朝时考中秀才，曾授羽骑尉，入唐后担任齐州总管府录事参军，并进入秦府文学馆。

贞观年间，杜正伦历任兵部员外郎、给事中、中书侍郎、太子左庶子，封南阳县侯。因漏泄禁中语，被贬为谷州刺史，再贬交州都督。后受李承乾谋反案牵连，被流放驩州。

唐高宗时期被召回重用，显庆年间，升为宰相。

想王仁表、崔知机、杜正伦这些人无一不是出自世家门阀，事实上，李恪对于世家门