杜衍善于审判重大疑难案件。乾州曾有一宗重大杀人案件，当地官员判案犯死刑，但案犯不服，多次上告无门，正要执行死刑时，杜衍调到这里当官，并开始重新审理此案。杜衍多次深入民间调查，访问案件双方当事人，倾听他们讲清案件的原由，多次明察暗访当地群众，终于查出案件的来龙去脉，找来人证、物证，将真正杀人凶手捉拿归案，还案件真相，释放无辜，赢得百姓赞誉。

杜衍出任河东刑狱。在巡视潞州时，澄清冤案，知州王曙因此写了《辨狱记》。石州太守高继升被人诬告，说他串通蕃族图谋叛乱，被关押在狱中，长时间没有定案，一拖再拖，成了一大悬案。因为案情重大，百余人受株连而锒铛入狱，石州民众怨声载道。杜衍分辨案卷，经反复核实，辨明这是一起冤案，搞清楚高继升是受人诬陷，于是为之纠正，使真相大白，将受冤之人全部释放，并将诬告者关押治罪，石州百姓人人称快。有司上奏杜衍辨别冤狱依法当受赏赐，升职刑部。

杜衍从政谨慎细密，从不严厉苛责属下，而下属、百姓还是敬畏他的清廉整肃。他回到京师，久闻其名声之人，都不敢私自请托。宋仁宗特地召他为御史中丞，他上奏说：“中书、枢密，是古代所说的三事大臣，也就是所谓坐而论道之人。如果只逢双日进对前殿，又凭什么来全知天下之事呢？应不断地召见他们，来敬献可否之议。”针对当时豪商大贾贱收贵卖，囤积居奇困扰民生之况，杜衍提出了“年有丰凶，谷有贵贱，官以法平之，则农有余利”的常平之法，改善民生状况。

当时实行的“庆历新政”中关于吏治的一项重要内容是抑制侥幸。而侥幸的根源，则是皇帝的“恩降”，即对官吏任命、升迁，不走正常程序，而是皇帝直接下一诏旨，由枢密院和中书门下奉旨落实。宋仁宗一方面下诏要“明黜陟，抑侥幸”，一方面又继续“多恩赐，请求无不从”。当时杜衍授职枢密使，“每内降恩，率寝格不行。积诏旨至十数，辄纳帝前。”举凡皇帝批的这类任官诏书，一律挡住，拒不执行，等积累到十几份，便径直全部交还给皇帝。

宋仁宗有位姻亲，想求一官，皇帝碍于情面，批条恩准。杜衍头天见到御批，第二天一上朝，就拿着条子质问宋仁宗：“昨日何忽又降此批？”宋仁宗心内有愧，只好说：“卿止勉行此一批，盖事有无可奈何者。”希望杜衍能破例一次，然而杜衍正色奏曰：“但道杜衍不肯！”宋仁宗只得将自己的御批收回作罢。“但道杜衍不肯”，尤令青史生辉，杜衍大义凛然，屡拒“恩降”，遂成为吏治史上的经典，被广为传颂和取鉴。

后来，宋仁宗凡遇私下向其讨官者，都要说：“朕无不可，但这杜衍不肯！”他曾对谏官欧阳修感叹道：“外人都知道杜衍封还我的批文这事吧？其实，我在内宫，很多人托我人情，我常常以‘杜某不答应’而拒绝，这种情况，比杜衍退给我的还要多呢。在抑制侥幸方面，杜衍助我多矣！”

杜衍喜欢推荐贤士，而阻止投机钻营的小人。中书舍人曾巩在《上杜相公书》中，称赞杜衍为相，“能以天下之材为天下用”。每当贤士们遭受排挤诽议时，杜衍“复毅然坚金石之断，扶持树植，欲使其有成”；若实在无法挽回，“则引身而退，与之俱否”。如范仲淹、欧阳修、孙甫，都得到过杜衍的热情栽培、大力提携和竭诚维护。范仲淹因直言指出宰相吕夷简弄权误国，吕夷简于是私下怂恿参知政事宋庠，在皇帝面前诬陷范仲淹，说：“范仲淹贻误军机，可斩！”杜衍挺身而出，义正词严为范仲淹辩解，宋庠辩不过杜衍，以为吕夷简会帮他说话，岂知吕夷简已被杜衍的正义和正气震慑，一直“默然，终无一语”，直到宋仁宗问他的意见，才开口说道：“杜衍之言是也。”范仲淹得免大难。欧阳修也曾感谢杜衍提携、关爱：“公之知人推奖，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，从不利用手中权力购置良田、经营房产，以至于退休后连几间像样的房子都没有，只好寄居在南京应天府的回车院。宋代各地都建有回车院，有的作为官员卸任后等待接任者到来的临时住所，有的作为驿站，相当于官员招待所。杜衍在回车院一住就是10年，吃住简陋却从不抱怨。即便有客造访，也不过“粟饭一盂，杂以饼饵，他品不过两种”。有人劝他着居士服，他却说：“老而退休，哪能以高士自居呀！”他每日读书吟诗，安贫乐道，追求精神的丰富，不追求物质的奢华，每闻朝中有不利于人民的事，就直谏皇帝，劝说皇帝要时刻想着人民，民是国之本。

一次，一位名列前茅的新科进士被朝廷安排到边关出任副职，路经应天府，知府王举正得知他才华出众、年少登科，估计前途无量，便把府里那些“牙兵宝辔旌钺”全部安排出来迎接，应天府街道上彩旗飘飘，鼓声阵阵，场面盛大，引得很多百姓围观。杜衍正好出门归来，与新科进士的队伍狭路相逢，无路可避，便赶忙拉马靠边让路。新科进士认为其怠慢，没好气地问身边的随从这是谁，随从回答，这是已致仕的宰相杜太师啊。

杜衍一生为人襟怀坦荡、刚正不阿，常到民间访贫问苦，心中时刻装着人民，深受百姓的爱戴。他在赠给友人的诗中写道：“清才绰绰臻神妙，逸韵飘飘入杳冥。动与四方明得失，时教万物被丹青。”表达出其理想与追求：坚持正道，追求高标特立的人格与境界，念为苍生，仁爱遍及众多的生命、天下苍生万物。

（源自《宋史》）