杜衍善於審判重大疑難案件。乾州曾有一宗重大殺人案件，當地官員判案犯死刑，但案犯不服，多次上告無門，正要執行死刑時，杜衍調到這裏當官，並開始重新審理此案。杜衍多次深入民間調查，訪問案件雙方當事人，傾聽他們講清案件的原由，多次明察暗訪當地群眾，終於查出案件的來龍去脈，找來人證、物證，將真正殺人兇手捉拿歸案，還案件真相，釋放無辜，贏得百姓讚譽。

杜衍出任河東刑獄。在巡視潞州時，澄清冤案，知州王曙因此寫了《辨獄記》。石州太守高繼升被人誣告，說他串通蕃族圖謀叛亂，被關押在獄中，長時間沒有定案，一拖再拖，成了一大懸案。因為案情重大，百餘人受株連而鋃鐺入獄，石州民眾怨聲載道。杜衍分辨案卷，經反覆核實，辨明這是一起冤案，搞清楚高繼升是受人誣陷，於是為之糾正，使真相大白，將受冤之人全部釋放，並將誣告者關押治罪，石州百姓人人稱快。有司上奏杜衍辨別冤獄依法當受賞賜，升職刑部。

杜衍從政謹慎細密，從不嚴厲苛責屬下，而下屬、百姓還是敬畏他的清廉整肅。他回到京師，久聞其名聲之人，都不敢私自請托。宋仁宗特地召他為御史中丞，他上奏說：「中書、樞密，是古代所說的三事大臣，也就是所謂坐而論道之人。如果只逢雙日進對前殿，又憑甚麼來全知天下之事呢？應不斷地召見他們，來敬獻可否之議。」針對當時豪商大賈賤收貴賣，囤積居奇困擾民生之況，杜衍提出了「年有豐兇，谷有貴賤，官以法平之，則農有餘利」的常平之法，改善民生狀況。

當時實行的「慶歷新政」中關於吏治的一項重要內容是抑制僥倖。而僥倖的根源，則是皇帝的「恩降」，即對官吏任命、升遷，不走正常程序，而是皇帝直接下一詔旨，由樞密院和中書門下奉旨落實。宋仁宗一方面下詔要「明黜陟，抑僥倖」，一方面又繼續「多恩賜，請求無不從」。當時杜衍授職樞密使，「每內降恩，率寢格不行。積詔旨至十數，輒納帝前。」舉凡皇帝批的這類任官詔書，一律擋住，拒不執行，等積累到十幾份，便徑直全部交還給皇帝。

宋仁宗有位姻親，想求一官，皇帝礙於情面，批條恩准。杜衍頭天見到御批，第二天一上朝，就拿著條子質問宋仁宗：「昨日何忽又降此批？」宋仁宗心內有愧，只好說：「卿止勉行此一批，蓋事有無可奈何者。」希望杜衍能破例一次，然而杜衍正色奏曰：「但道杜衍不肯！」宋仁宗只得將自己的御批收回作罷。「但道杜衍不肯」，尤令青史生輝，杜衍大義凜然，屢拒「恩降」，遂成為吏治史上的經典，被廣為傳頌和取鑑。

後來，宋仁宗凡遇私下向其討官者，都要說：「朕無不可，但這杜衍不肯！」他曾對諫官歐陽修感嘆道：「外人都知道杜衍封還我的批文這事吧？其實，我在內宮，很多人托我人情，我常常以‘杜某不答應’而拒絕，這種情況，比杜衍退給我的還要多呢。在抑制僥倖方面，杜衍助我多矣！」

杜衍喜歡推薦賢士，而阻止投機鑽營的小人。中書舍人曾鞏在《上杜相公書》中，稱讚杜衍為相，「能以天下之材為天下用」。每當賢士們遭受排擠誹議時，杜衍「復毅然堅金石之斷，扶持樹植，欲使其有成」；若實在無法挽回，「則引身而退，與之俱否」。如范仲淹、歐陽修、孫甫，都得到過杜衍的熱情栽培、大力提攜和竭誠維護。范仲淹因直言指出宰相呂夷簡弄權誤國，呂夷簡於是私下慫恿參知政事宋庠，在皇帝面前誣陷范仲淹，說：「范仲淹貽誤軍機，可斬！」杜衍挺身而出，義正詞嚴為范仲淹辯解，宋庠辯不過杜衍，以為呂夷簡會幫他說話，豈知呂夷簡已被杜衍的正義和正氣震懾，一直「默然，終無一語」，直到宋仁宗問他的意見，才開口說道：「杜衍之言是也。」范仲淹得免大難。歐陽修也曾感謝杜衍提攜、關愛：「公之知人推獎，未有若修之勤者；修遇知己，未有若公知之深也！」

杜衍一生清廉，從不利用手中權力購置良田、經營房產，以至於退休後連幾間像樣的房子都沒有，只好寄居在南京應天府的回車院。宋代各地都建有回車院，有的作為官員卸任後等待接任者到來的臨時住所，有的作為驛站，相當於官員招待所。杜衍在回車院一住就是10年，吃住簡陋卻從不抱怨。即便有客造訪，也不過「粟飯一盂，雜以餅餌，他品不過兩種」。有人勸他著居士服，他卻說：「老而退休，哪能以高士自居呀！」他每日讀書吟詩，安貧樂道，追求精神的豐富，不追求物質的奢華，每聞朝中有不利於人民的事，就直諫皇帝，勸說皇帝要時刻想著人民，民是國之本。

一次，一位名列前茅的新科進士被朝廷安排到邊關出任副職，路經應天府，知府王舉正得知他才華出眾、年少登科，估計前途無量，便把府裏那些「牙兵寶轡旌鉞」全部安排出來迎接，應天府街道上彩旗飄飄，鼓聲陣陣，場面盛大，引得很多百姓圍觀。杜衍正好出門歸來，與新科進士的隊伍狹路相逢，無路可避，便趕忙拉馬靠邊讓路。新科進士認為其怠慢，沒好氣地問身邊的隨從這是誰，隨從回答，這是已致仕的宰相杜太師啊。

杜衍一生為人襟懷坦蕩、剛正不阿，常到民間訪貧問苦，心中時刻裝著人民，深受百姓的愛戴。他在贈給友人的詩中寫道：「清才綽綽臻神妙，逸韻飄飄入杳冥。動與四方明得失，時教萬物被丹青。」表達出其理想與追求：堅持正道，追求高標特立的人格與境界，念為蒼生，仁愛遍及眾多的生命、天下蒼生萬物。

（源自《宋史》）