杜汉三，甘肃省天水市(今属天水市秦州区)人。1914年毕业于保定陆军军官学校。1924年前往西安任国民军第二军驻陕司令部副官长。

1927年由在国民联军驻陕总司副总司令邓宝珊部任秘书长的葛霁云介绍加入共产党。1932年至1938年期间，邓宝珊赴兰州先后任西安绥靖公署驻甘行署主任和新一军军长。杜汉三随邓任行署副官长兼特务营营长、军事教导队队长及新一军十旅一团团长。在这里，杜汉三大胆重用、邀请共产党员和进步人士来帮助工作，开展党的活动，掩护长征红军安全过境。

抗日战争爆发后，八路军驻兰办事处和中共甘工委成立，杜汉三取得联系，在党的领导下，开展抗日救亡和兵运工作，把他的部队培养成爱国、爱民、抗日的革命军队。

1938年7月被省主席朱绍良撤换职务。

抗战胜利后，蒋介石发动新的内战，在特务更加严密监视下，杜汉三被迫离开兰州回到天水。经过3个月的秘密串联、协商，“西北前进同盟策动委员会”，于1948年9月在天水成立。杜汉三、聂青田、王友仁等为委员，组成领导机构，分别负责政治、军事、经济等工作。

1947年8月2曰，杜汉三授陆军少将。

1949年3月，西策会主要领导成员在风翔部队召开会议，拟定从陕西武功、兴平起义，后将部队拉至两当、徽县、成县一带开辟川甘陕游击区，截断敌军陕甘川的联系，配合延安，解放陕甘和西北各省。由于西策会风翔会议的资料落入敌手，从而暴露了西策会主要成员名单及起义动机。胡宗南便以召集新一旅、新二旅军官在西安开会为名，将西策会主要成员诱骗至西安，暗设圈套将程海寰、杜汉三、聂青田、严子夏、王友仁等逮捕。

1949年5月17日，杜汉三被敌人绳索捆绑勒死后倒插水井之中，壮烈牺牲，时年62岁。