西晋大军顺江而下，王浑、周浚所率部队与东吴丞相张悌所率的三万将士交战于版桥，大获全胜，斩张悌及其部将孙震和沈莹，并传首京师洛阳。东吴方面因忙于北面陆路的抵抗，而放松了长江水面的防御，使得都城建业一带守备空虚。为了抓住这一有利战机，杜预为王浚谋划了一个乘虚而入、轻取建业的策略，他写信对王浚说：“将军已经攻下东吴西部的半壁江山，理应顺长江而下，一举攻下吴都建业，去征伐东吴这个几代的叛逆，以拯救那里的老百姓于水深火热之中。将军如果能够攻下建业，我们晋朝就完成了统一大业。灭吴之后，将军可以率领军队自由自在地从长江经运河进入淮河，然后通过泗水和汴水，最后溯黄河而上，凯旋京师洛阳。这可是千古传颂的大功大德啊！”王浚得计后非常高兴，将杜预的信呈交给晋武帝，并立即率水军浩浩荡荡直逼建业，以实现杜预乘虚轻取的战略意图。杜预在这作战的紧要关头，又分自己所统领的部队一万人给王浚统辖，以增强其作战能力。当王浚的水军快到建业时，坐镇江北的王浑怕王浚抢了自己的功，还想阻挠其东下攻城。王浚以风大不能停船为由拒绝停留，继续向建业进军。
太康元年（280）三月，王浚统帅的八万水军攻克吴都建业，东吴皇帝孙皓感到大势已去，被迫到王浚军营投降。至此，在杜预的精心安排和策划之下，西晋的灭吴统一大业终于完成。自东汉末年以来近一个世纪的分裂局面遂宣告结束，中国又重新恢复了统一局面。西晋灭吴战争是魏晋南北朝四百年间唯一成功的一次统一战争，也是中国历史上一次非常重要的战争。
整个灭吴战争的过程表明，晋武帝建立的这一千秋功业，与杜预的倾心努力和多谋善断是分不开的。特别是在关键时刻，杜预发挥了举足轻重的作用，使灭吴战争能够继续顺利进行。杜预的军事才能在灭吴战争中得到了淋漓尽致地发挥，他的足智多谋使西晋朝野上下无不叹服。特别是在平吴战争后期的作为，更体现了杜预在政治和军事上的宽广眼界和胸怀。太康元年五月，杜预以平吴之功晋升爵位为当阳县侯，增加封邑加上原来的共九千六百户，其子杜耽也被封为亭侯，食邑一千户，赐绢八千匹。
六、治理荆州为“杜父”
在平吴之后，完成了战争谋划和指挥任务的杜预理应返回京师洛阳，但晋武帝司马炎却命他继续带兵留在荆州，以治理百废待兴的荆州。起初，杜预对这样的安排并不乐意，于是他多次上书晋武帝，陈述自己家中历代都是文职官员，不适合做武将镇守地方，请求晋武帝能够让他回洛阳做一名文官。可是晋武帝始终都没有答应他的请求，因此，杜预只好留在荆州，尽力去做好自己的工作。他的聪明才智在治理地方的实践中得到了充分的发挥。
杜预首先将原来南北对立设置的东吴荆州和西晋荆州合二为一，并对其行政区划作了一些调整，重新建立了荆州地区的行政体系。当时，虽然东吴已平，但荆州境内仍有一些地方势力危及社会的安定。杜预居安思危，他清醒地认识到，州境的政治稳定是头等大事。他反对一些人废弃军备的观点，在任职期间始终没有放松对部队的训练。针对荆州中南部地区少数民族较多的实际情况，杜预把荆州军队的防卫重点集中到了安抚当地少数民族方面，并在少数民族地区建立了一系列的军事据点，以防止他们再作乱。杜预还在荆州境内设立了各级学校，用儒家思想来教化当地百姓，使他们听从西晋的封建统治，收到了非常好的社会效果。
与杜预长期生活的北方的地理环境大为不同，地处南方的荆州，境内江湖众多，既有著名的江、汉、湘、沅等江河，又有洞庭、云梦等湖泽。这里的耕地以水田为主，农田水利设施和水运显得尤为重要。然而，自东汉末年以来，由于长期遭受战乱的破坏，这里的水利设施大都破败不堪，因而当时急需对之进行修缮。
两汉时期，南阳郡有两位著名的太守：一是西汉时期的召信臣，他在任南阳太守期间，大兴水利，使得三万多顷农田得到了灌溉，被南阳人民称为“召父”；另一位是东汉时期的杜诗，在南阳地区修治陂塘，灌溉农田，还发明了水排，大大节省了人力，并以之冶铁，铸造农具，使这里的人民生活得比较殷实富裕，因而南阳人民称杜诗为“杜母”。杜预在任荆州刺史期间，也在境内积极兴修水利工程。在南阳地区，杜预实地考察了召信臣和杜诗兴修水利的遗迹，并修复了这些水利工程，引滍、淯二河之水灌溉农田万余顷，使得南阳地区的农业生产得到了很大的发展。杜预又把水渠按照地段标上界石，使国家的屯田和普通民田都能得到灌溉。从中得到了实惠的当地农民，非常感激杜预的恩德，亲切地将他称为“杜父”，与召信臣和杜诗并称。
在荆州中部地区，杜预开凿了两条重要的水道。一是开杨口，凿运河。江陵和襄阳都是荆州的重镇，以前从荆州中部的江陵到襄阳的水道只能是先顺长江而下至汉口，再溯汉水而上抵达荆州北部的襄阳，路程长达一千多里。杜预从江陵城东起凿运河，引江水东流至竟陵（今湖北潜江市西北）凿杨口入汉水。这条运河直接沟通江汉二水，大大缩短了自江陵至襄阳的水道，有利于国计民生。杜预建造的另一重要水利工程是疏通古夏水。古夏水是长江的分流，它自江陵城东南三十五里的夏口分江水东南流，至监利（今湖北监利县东北）东南折向东北，至沔阳（今湖北仙桃市西南）东北的猪口入汉水。古夏水本来流量不足，往往是冬枯而夏流。杜预疏凿夏水出江的夏口，从而大大增多了夏水的流量。运河与夏水的疏凿，不仅仅是沟通了汉水流域与今洞庭湖流域的一系列河湖的联系，而且还沟通了与其相联系的荆州南部零陵、桂阳诸郡的漕运，对荆州地区的政治稳定和经济发展都起到了积极作用。无怪乎当时南土人民歌颂杜预说：“后世无叛由杜翁，孰识智名与勇功。”意思是说南土人民世世代代都不会背叛朝廷，这都是杜预的智慧和勇功啊！
杜预在荆州兴修水利工程，不仅适应了那里农业生产的需要，对荆州地区手工业和商业的发展，也都起到了积极的促进作用。后来，荆州经过刘弘、陶侃等人的相继经营，逐渐超越江州、扬州而成为南朝举足轻重的重镇，其奠基人应该说是杜预。
杜预治理荆州有功，却不得不提防京城中的权贵对他的陷害。每年杜预都要大量送礼贿赂他们。他曾对别人说，他之所以这样做，并不是企图通过他们得到什么好处，而只是希望那些权贵不要加害于他。
古人认为不朽之业有三：立德至上，立功其次，立言又其次。杜预常常说道：“德不可以企及，立功立言可庶几也。”也就是说，创立德业他不敢企及，而期望自己能够建立功勋和著书立说。杜预以此作为自己的座右铭。的确，在他不平凡的一生中，“立功”和“立言”这两者都做得很好。史书记载杜预热衷于为后世留下功名，认为《诗经》中“高岸为谷，深谷为陵”的话讲得很有道理，于是便立了两块石碑来记载自己的功绩，其中一块沉到襄阳万山之下，另一块立在岘山之上，并洋洋得意地说道：“有谁能够知道这里以后会是高山还是深谷呢！”也就是说，如果今后地壳发生变动，两碑也会随之上升和下降一一即使山顶的碑看不见了，山谷的碑仍然会屹立于上升的高地上，这样，他的功绩就永远不会被埋没。杜预的这种看法实际上是一种辩证法思想，这种思想也充分体现在了他的政治、军事及经济谋略中。
七、熟读经书“《左传》癖”
京兆杜氏家族一向对经学很重视。杜预本人也熟读经书，对经书的研究非常透彻，这尤其表现在泰始十年（274）关于礼制的一次争论中。
晋武帝泰始十年，武元杨皇后去世，即将迁葬到峻阳陵，依照旧制，安葬完毕后，皇帝和群臣除去丧服而改穿礼服。在此之前，尚书祠部奏请按照博士张靖的意见，皇太子也依规定一起除去丧服。而博士陈达却有不同看法，他认为：“现在所依照的制度，是汉文帝的权宜之制而非正礼，皇太子不用处理国事，与皇帝不同，因而应当服满丧期。”晋武帝不知所从，下诏让群儒继续讨论这一问题。熟读经书的杜预认为：“古代天子及诸侯服父母之丧开始与齐衰、斩衰相同，安葬之后不用穿丧服，但要在心里悼念即‘心丧’，直到服丧期满，与士人平民的礼制不同。到了汉代，继承秦朝的做法，全国人民都要为皇帝服丧三年。汉文帝考虑到这种制度不能长久实行，也不知道古代的做法，就另外按照自己的意旨规定安葬完毕后即可除去丧服而改穿礼服。曹魏只以到下葬为限，嗣君不在居丧的地方服满丧期。学者们很久以来就认为这样不对，然而却始终不从经传中去推究，只说王者为三年的服丧期，应当穿衰麻满二十五个月。嗣君如果这样，那么天子群臣都不能除去丧服。虽然有志于专心服丧，却受到各种因素的制约而不能实行。到现在君王都依照汉文帝的规定，是由于居丧守孝的人不守礼制。现在皇太子与皇帝同礼，应当恢复古制，在卒哭之祭后除去丧服，以‘心丧’的方式服满丧期。从道理上来说，既不应该不除丧服，又不取法汉文帝，才是行丧礼的正礼。”