杜之伟字子大，吴郡钱塘人。其家世代研习儒学，专门修治《三礼》。父亲杜规，为梁奉朝请，与光禄大夫济一陽一江革、都官尚书会稽孔休源友情深厚。
之伟幼时一精一明敏捷，才智出众。七岁时，学习《尚书》，稍习《诗》、《礼》，粗通其学。十五岁时，通览文史典籍及仪礼掌故，当时的名流之辈称他少年早成。仆射徐勉曾览其文章，推重他文笔甚工。中大通元年(529)，梁武帝舍身同泰寺，敕令徐勉制定礼仪，徐勉认为朝内先无此礼，命之伟草拟仪礼。便启请补为东宫学士，与学士刘陟等人誊写编撰书典，分门别类。所撰《富教》、《政道》二篇，皆是之伟作序。到了湘一陰一侯萧昂为江州刺史，让之伟掌管记室。萧昂死，庐陵王续代其位，又亲自下书召请他，之伟坚决推辞不应命，护送萧昂丧柩回京都。接着侍临城公读书。不久任扬州议曹从事，南康嗣王墨曹参军，兼太学限内博士。大同七年(541)，梁皇太子于国学举释奠之祀，当时乐府没有孔子、颜子登哥词，尚书参议令之传制述其文，乐人们传习，以为是原词。转补为安前邵陵王田曹参军，又调任刑狱参军。之伟资历浅薄，只因他博闻强记才智出众，在当时颇有名气，吏部尚书张缵很了解他，认为他有大臣的才能。
侯景谋反，之伟避乱山林。高祖为丞相后，久闻其名，召补他为记室参军。迁任中书侍郎，领大著作。高祖受禅，任命他为鸿庐卿，其他官职如故。之伟启奏请求解除著作一职，说：“臣绍泰元年以来，愧居中书侍郎，掌国史，至今已达四年。臣本贫庸浅陋之人，承蒙您不弃提拔我，思量回报恩德，不敢懈怠。已是改朝换代了，回过头来补写前朝帝王纪传记言记事之官，未易其人，著作之人才，更应该从众人中加以选拔。御史中丞沈炯、尚书左丞徐陵、梁前兼大著作虞荔、梁前黄门侍郎孔奂，有的文字清丽笔力过人，有的博闻强记一精一通典籍，司马迁、董狐之任，确实应属于有才能的人，臣无颜再留官一场，妨碍选用贤士之路。尧时有谦让之风，实在难以远追，因才施用，陈书希望免职。”宽旨不许。不久调任大匠卿，迁任太中大夫，又敕令撰梁史。永定三年(559)离世，时年五十二岁。高祖十分哀痛惋惜，诏令追赠通直散骑常侍，赐给钱五万、布五十匹、棺一具以办丧事，择日举哀。
之伟写文章，不崇尚辞藻华丽，而主张文雅不俗旁征博引。所著大多遗失，只保存了十七卷。