此后，杜甫与严武诗歌唱和与交往日益频繁。杜甫曾陪严武西城晚眺，又曾约严武来溪上钓鱼，严武时或送些酒食之物，以尽故人之谊。杜甫对严武的政事也很关心。这年二月，他作《说旱》一文，献给严武。文中说道，去冬旱情严重，或许是因为冤狱怨气积郁所致，建议严武把前任的狱案彻底清理。并指出，蜀地百姓面有菜色，是因苛捐杂税太多，宜予减轻。再有，凡在东西两川服役的兵丁，其家属的赋税应有所减免。还应派官吏前去慰问老人们的疾苦。这些建议体现了杜甫对民众的关心。他趁严武方来成都，下车伊始，便陈述上述建议，是由于对故友的关怀和信任。对于这些建议，严武显然是有所采纳，比如他把一些当兵日久的男子放还务农，就深得人心。前文说的《遭田父泥饮美严中丞》一诗，那个缠住杜甫终日饮酒的老农，就是因为儿子被严武下令放还务农而感激万分：“酒酣夸新尹，畜眼未见有。”说自己活这么大也没见过这样的好官，而且表示：“差科死则已，誓不举家走。”只要还活着，就一定交够租税，决不逃走。杜甫通过老农的诉说，不外是告诉严武为政者爱民的重要，也是为了印证《说旱》中自己所提建议的正确。使杜甫喜上加喜的是久旱的蜀中终降大雨，这场雨一举解除了旱情，杜甫在《说旱》中的那种忧愁一扫而光。遂喜赋《大雨》以贺。此诗写得痛快淋漓，全为大雨解除农民旱苦而发。“风雷飒万里，霈泽施蓬蒿。”蓬蒿指身居蓬蒿中的农民，作者是把视点落在农民身上来歌颂大雨的。“敢辞茅苇漏？已喜黍豆高！”自己茅屋被浇漏也毫无怨言，只为雨中的黍豆长高而欣喜，这是何等的苦己利人的高尚情操！喜之所至，作者竟呆呆地凭几注望那洗涤恶秽的波涛，连每日必服的药物也停了。杜甫的心已牢牢地与庄稼、农民连在了一起。
飘泊荆楚，终老病故
大历三年正月，杜甫收到弟弟杜观从江陵（今湖北江陵）寄来的书信，说已在当阳县（今湖北当阳）找好了住处，催他出峡，遂决定中旬启程。去年冬，朔方节度使路嗣恭大破吐蕃入侵军于灵武城下，吐蕃军败退。杜甫临行前得此喜讯，作《喜闻盗贼总退口号五首》，为此事而欢呼道：“今春喜气满乾坤，南北东西拱至尊。”同时又想到，唐代开国以来，与吐蕃世代通好，直到玄宗时代，天子好大喜功，派哥舒翰击吐蕃，造成了民族间的对立，这个责任是应由己方承担的，诗中写道：“赞普（吐蕃王）多教使入秦，数通和好止烟尘。朝廷忽用哥舒将，杀伐虚悲公主亲。”字面上批评的是哥舒翰，实际批评的是玄宗。哥舒翰是迎合了玄宗的心意而去从事杀伐的。对于哥舒翰这个人物，杜甫曾在困居长安期间投诗给他（《投赠哥舒开府翰二十韵》），盛夸其武功。仇兆鳌批评杜甫此诗“未免谀词”。这种指责是不对的，杜甫写那首诗是在天宝十三载（754），而此诗作于大历三年（768），中间相隔了14年。当时杜甫对哥舒翰杀伐吐蕃的认识未必清楚，杀伐吐蕃所引起的民族间敌对的后果，是由十几年后吐蕃进攻长安而得到证实的。人的认识随生活阅历而提高，要求老杜一下子就能把所有的问题看透，是不现实的。相反，我们倒能从他不改前作之失中，看出他尊重创作历程的良好品德。这是后代某些精于打扮自己的人无法理解的。
正月中旬，杜甫一家在白帝城下登船，穿越三峡，向江陵进发。曾于舟中作诗，总览国家大局，展望前途，认为伊尹、吕望那样的贤相将不可再得，而韩信、彭越那样的猛将将难以约束（“伊吕终难降，韩彭不易呼。”）其结果将是黎民苦不堪言，藩镇之间将为争权而相互攻伐（“回首黎元病，争权将帅诛。”）。三月初，抵达江陵，暂居从弟杜位宅中，杜位是李林甫女婿，因受岳父牵连曾被流放南方，此时任江陵行军司马。
当初杜甫把家属安置在当阳县，家人频频来信告知生活困乏，杜甫不得不前去探望。动荡的生活使他产生归京的念头，作《江汉》诗写怀：“江汉思归客，乾坤一腐儒。片云天共远，永夜月同孤。落日心犹壮，秋风病欲苏。古来存老马，不必取长途。”片云、孤月，写出流荡天涯的生活和寂寞的心情。落日、秋风，乃虚实相对，说年虽老而报国的壮心犹在，秋风送爽，病也快好了。这两句是写归京参政的心思。末尾以识途老马自况，说自己尚有智慧可为国用。杜甫对国家的政局是明察的，十几年的动乱给了他许多宝贵的治国经验，自比为识途老马也是中肯之辞。但由于种种原因，他未能赴京。在江陵留滞日久，深感此处人情淡薄，遂乘船南下抵达公安（今湖北公安），遇到旧人顾戒奢。此人在玄宗时曾为太子文学翰林待诏，以八分（汉隶的别称）书法为当时所重，如今亦流落江湖，惨淡谋生，杜甫得知他将往洪州（今江西南昌）、吉州（今江西吉安）等地去谋求出路，遂作诗回忆往昔交谊，感叹今日困境，并希望他日后能为苍生病苦而挂怀（《送顾八分文学适洪吉州》）。在公安滞留几个月，深感世态炎凉，有《久客》诗记其旅况：“羁旅知交态，淹留见俗情。衰颜聊自哂，小吏最相轻。”连小吏也对他白眼相待，遂决定离开公安前往岳阳。冬末的一天拂晓，杜甫携家上船，伴着一如既往的“邻鸡”之鸣和“野哭”之声（《晓发公安》），沿江而下，一路行进，入目所见皆为萧索的冬景和凋敝的民生，“舟中无日不沙尘，岸上空村尽豺虎。”（《发刘郎浦》）又在《蚕谷行》诗中沉痛慨叹：“天下郡国向万城，无有一城无甲兵！焉得铸甲作农器，一寸荒田牛得耕？牛尽耕，蚕亦成。不劳烈士泪滂沱，男谷女丝行复歌。”天下万城，城城皆兵，概括了后半生漂泊生活之所见；熔甲为犁，寸田得耕，道出了苦难人民的愿望。这年年底，船到岳阳。岳阳城西门门楼即为名播天下的岳阳楼，登楼可望洞庭壮景，曾有不少骚人墨客来此登临赋诗。杜甫舍舟登楼，本想一舒望眼，稍释郁怀，却不料被眼前浩渺动荡的洞庭湖水触动了家国之忧、身世之慨，写出了千古绝唱《登岳阳楼》。诗云：昔闻洞庭水，今上岳阳楼。
吴楚东南坼，乾坤日夜浮。
亲朋无一字，老病有孤舟。
戎马关山北，凭轩涕泗流。
颔联写景，落笔惊人；湖水之大，竟把吴楚二地分裂为东、南两个方位；洪涛鼓荡，使人觉得整个天地日日夜夜都在随之而沉浮。然而，作者并非以写景为终极目的，而是将身世、时局的感受寄寓其中。写湖水的广阔，寄寓着身世孤微的感叹，与颈联内容相照应；写湖水的动荡，寄寓着时局动乱的感受，与尾联内容相吻合。二句所写的景观，是主观与客观的结合物，既具洞庭之形，又具作者之神，它是特定历史时期、特定作家的特定心境下的产儿，具有永恒的生命力。就在此诗诞生的前后，作者又写出另一名篇《岁晏行》，诗中哀叹楚地人民在苛税下的悲惨遭遇，思想性十分深刻。诗云：
岁云暮兮多北风，潇湘洞庭白雪中。
渔父天寒网罟冻，莫徭射雁鸣桑弓。
去年米贵缺军食，今年米贱大伤农。
高马达官厌酒肉，此辈杼柚茅茨空。
楚人重鱼不重鸟，汝休枉杀南飞鸿。
况闻处处鬻男女，割慈忍爱还租庸。
往日用钱捉私铸，今许铅锡和青铜。
刻泥为之最易得，好恶不合长相蒙！
万国城头吹画角，此曲哀怨何时终？
潇湘洞庭，风急雪猛，渔民网冻，莫徭（少数民族名）人靠射雁以谋残生，百姓家徒四壁，织布机上连根线都没有，为了缴纳赋税，只得卖儿卖女。与此相反，那些达官贵人却是酒足肉饱，而且允许不法富商铸造假钱以蒙骗民众。诗人愤怒地说，何必用铅锡造假，干脆用泥巴铸钱不是更省成本吗？“万国城头吹画角”，指出战乱乃是民生凋敝的原因。“此曲哀怨何时终？”此曲，指这首《岁晏行》，杜甫一生为民悲歌已是心疲力竭，他切盼早一天能见到黎民康乐从而结束这类辛酸哀怨的歌声，遗憾的是他未能如愿，悲歌一直唱到生命的最后一刻。
大历四年正月，杜甫离开岳阳，乘船经由洞庭入湘水上溯，两岸蛇虎出没，环境险恶，“苍苍众色晚，熊挂玄蛇吼。黄罴在树巅，正为群虎守。”（《上水遣怀》）又将沿途所遇民生悲惨之事写入《遣遇》：“石间采蕨女，鬻市输官曹。丈夫死百役，暮返空村号。闻见事略同，刻剥及锥刀。”这个女子在水石间采蕨（野菜名，可食用和药用），卖了钱去缴纳赋税，她的丈夫已在频繁的征役中死去。作者由此回顾一路上的见闻，情况差不多都一样：官吏剥削百姓已到了连一锥一刀都要拿走的地步。三月，船抵潭州（今数日，继续溯湘水南行。此行欲往衡州（今湖南衡阳）投奔少年旧交今任衡州刺史韦之晋。行船途中，见农村荒芜，民房空虚，农民忍受不了赋税的压迫，都已远逃他方，不禁痛声疾呼：“谁能叩君门，下令减征赋！”（《宿花石戍》）此时作者已是风烛残年，“右臂偏枯半耳聋”（《清明二首》）了，却仍然关心苦难的人民。
杜甫抵达衡州时，才知韦之晋已在三月间改任潭州刺史，遂掉船而回，在潭州与韦之晋相遇。不料，四月间韦之晋即病死。杜甫生活无依，曾向崔涣、卢十四两侍御求援。与此同时，他在给途经潭州前往道州任刺史的裴虬赠诗中，仍叮嘱其到任后，“上请减兵甲，下请安井田。”（《湘江宴饯裴二端公赴道州》）于国事民情未能忘怀。其后，又在给裴虬的答诗中，叮嘱道：“致君尧舜付公等，早据要路思捐躯。”（《暮秋枉裴道州手札率尔遣兴寄递近呈苏涣侍御》）此时他已感到心力交瘁，只好把平生之志托付给好友。从这首诗中，我们还了解到他在潭州时以舟为家，为了糊口，有时在渔市上摆个药摊，卖些草药之类；朋交已零落无几，所以对裴虬的来信问候，十分感激。然而，他并未向命运低头：“齿落未是无心人，舌存耻作穷途哭！”
第二年春天，仍居潭州。此时，开元、天宝年间著名的音乐家李龟年也流落到潭州。杜甫早年在长安时曾与他相识，几次在岐王李范、殿中监崔涤的宅中听过他的演唱，如今异地相逢，彼此天涯沦落，不禁涌动起强烈的今昔盛衰之感，作《江南逢李龟年》以记怀，诗曰：
岐王宅里寻常见，崔九堂前几度闻。
正是江南好风景，落花时节又逢君。
这年四月的一天夜里，潭州城内人声喧乱，火光冲天，湖南兵马使杀死潭州刺史崔憬，据城作乱。杜甫再次过上逃难的生活，他“中夜混黎氓，脱身亦奔窜。”（《舟中遣怀》）驾着小船仓皇离开潭州，上溯湘水，南往衡州，一路上兵荒马乱，“销魂避飞镝，累足穿豺狼，隐忍枳棘刺，迁延胝胼疮。”（《入衡州》）到了衡州，得到刺史阳济的款待。喘息之后，又作《逃难》诗总结一生的逃难生活：“五十白头翁，南北逃世难。疏布纟厘枯骨，奔走苦不暖。已衰病方入，四海一涂炭，乾坤万里内，莫见容身畔。妻孥复随我，回首共悲叹。故国莽丘墟，邻里各分散。归路从此迷，涕尽湘江岸。”又在《白马》一诗中，感叹这次兵乱给人民造成的灭顶之灾：“丧乱死多门，呜呼泪如霰！”杜甫在自身危难之际，从未忘记把目光投向苦难的人民。
在衡州寓居数日，收到舅氏崔伟（时任郴州录事参军）寄来的邀请信，遂溯耒水前往郴州。船至耒阳（今湖南耒阳）县境的方田驿，遇江水暴涨，不得行进，停泊五天，断粮绝食。耒阳县令聂某得知消息，派人送信问候，并赠给食物。杜甫在身家性命垂危之际，得此关照，十分感激，作诗答谢，盛赞聂令的慷慨急难之心。因水势不退，南行不成，遂掉转船头，返回衡州。此时臧之乱已平，杜甫欲由汉水北归，便离开衡阳，沿湘水北上至潭州，欲下洞庭，行前作《暮秋将归秦留别湖南幕府亲友》，诗中说“北归冲雨雪，谁悯敝貂裘？”是向湖南亲友请求北归的资助。但是未能如愿。终因贫病交集，病死在湘江的一条破船上。他的最后一首诗，是在船上伏枕写成的，这首长达36韵的《风疾舟中伏枕书怀奉呈湖南亲友》，回顾了早年在朝作左拾遗时因救房琯而触怒肃宗这一生活史上的大事，以此为起点，追述了获罪贬官以及长期飘泊的苦难历程，接着叙述进入湖南以后的困苦生活：“乌几重重缚，鹑衣寸寸针。”一张乌皮几经磨破，用绳子重重捆住以为用，短窄的衣服上缀满了补丁；而病情总不见好转，吃药也不见效；幼女不幸夭亡，埋在异乡的路旁。惨淡陈述，字字可泣。但是，诗人于生命垂危之际，仍然没有忘怀国家的灾难和民生的凄惨，诗末言道：“公孙仍恃险，侯景未生擒。书信中原阔，干戈北斗深。”公孙，指公孙述，东汉初年曾割据四川；侯景，梁朝叛将。这里均用以代指各地作乱的军阀。中原，指洛阳；北斗，指长安。二句感叹东西二京仍处于兵戈的深阻之中。诗人痛苦地长叹：“战血流依旧，军声动至今。”不久，即怀着对国家的深重忧虑和未能见到太平景象的遗恨，长辞人世。时为代宗大历五年（770）冬。
杜甫死后，家人无力将他的灵柩运回故乡，只得停放在岳阳。43年之后，他的孙子杜嗣业才将灵柩迁葬于偃师西北的首阳山下。诗人回归故乡的愿望，死后才得以实现。