西晋时期，鲜卑秃发部在陇右地区的势力迅速强大起来。泰始六年（270）六月，秃发部首领树机能起兵，将西晋首任秦州（治今甘肃甘谷县东）刺史胡烈杀死于万斛堆，并在金山打败了西晋凉州（治今甘肃武威市凉州区）刺史苏愉。为了平定那里的叛乱，晋武帝司马炎任命司隶校尉石鉴为安西将军，都督陇右诸军事，并任命杜预为安西军司，给兵三百人及马一百匹。到了长安（今陕西西安市西北）以后，杜预又被任命为秦州刺史，领东羌校尉。由于形势危急，杜预马不停蹄地赶到了秦州。让他没有想到的是，刚到秦州，他的顶头上司安西将军石鉴就命他立即率兵出击兵强马壮、以逸待劳的树机能，这无疑是要置杜预于死地。当时，鲜卑秃发部的势力很大，西晋派去镇压的将领，不是战败，就是被杀。杜预识破了石鉴的阴谋，不肯去送死，但又得给石鉴一个正当的理由，于是他向石鉴以献计的方式说：“现在正逢秋天，陇右地区水草肥美，鲜卑人兵强马壮，加之他们屡战屡胜，士气非常高昂；而我们的官军则是刚刚远道而来，粮草供应不济，如果贸然出击，势必会劳而无功。不如我们先全力以赴储运粮草，等到明年开春野无刍草之时，再出兵打击人疾马乏的鲜卑骑兵，这样我们定能取得胜利。”杜预还向石鉴具体陈述了当前的“五不可”、“四不须”，这下可惹怒了石鉴，于是诬告杜预不听调遣，并且擅自盗用军资修饰城门官舍，将杜预送交给廷尉治罪。幸亏杜预是晋武帝的姑父，在能够减免刑罚具有司法特权的“八议”之列，所以免去一死，但丢掉了爵位。
安西将军石鉴不听杜预的建议，没有按照杜预给他谋划的军事策略用兵，贸然发动了对树机能的进攻，结果被树机能打败。而他回到洛阳后却虚报战功，称自己打了胜仗。杜预揭穿了他的谎言，结果石鉴被免了官。他们之间的矛盾更深了，闹得朝廷上下沸沸扬扬。
泰始七年（271），南匈奴右贤王刘猛举兵反晋，自并州（治今山西太原市西南）西及河东（今山西运城市一带）、平阳（今山西临汾市一带）。此前一年，杜预的军事才能虽因石鉴的嫉恨而未能得以发挥，但陇右地区的军事形势诚如杜预所预料的那样，所以朝廷上下都深知杜预善于谋略，因而晋武帝下诏令杜预以散侯的身份在朝中出谋划策，以平定并州地区的战事。这一回，没有了石鉴这样的政敌的干扰破坏，杜预的军事谋略得到了充分的发挥，西晋很快就遏制了边患，而且西北边疆地区的防务、经济、生产等都得到了整治和发展。
在陇右和并州地区的两次退敌安边军事实践中，杜预深思远虑，足智多谋，显现出了他作为军事家和政治家的才能和远见卓识，为日后他在平吴战争中出谋划策、建立奇功做了演练。
四、度支尚书“杜武库”
泰始七年至咸宁四年（271~278），杜预出任度支尚书，其间，虽因石鉴的报复而一度被免职，但为时很短。在七年的任期里，杜预对全国的农业、手工业和财政收支等进行了治理，共向晋武帝提出过五十多项治国治军的建议。杜预非常重视工农业生产，对处理经济问题颇有一套高明见解，其发展农业及手工业经济的主张有“奏立藉田”、“兴常平仓”、“定谷价”、“较盐运”、“制课调”等。他还积极出谋划策进行救灾，解决了当时一些非常棘手的问题。
我国是一个传统的农业国家，农业历来被认为是国家立足之本。相传古时的天子和诸侯都拥有藉田，天子藉田千亩，诸侯百亩，但实际上都是征用民力耕种的，只是每逢春耕前，由天子和诸侯执耒耜在藉田上举行耕作仪式，称为“藉礼”，以示对农业生产的重视。古时所谓的圣王们无不躬耕于田亩，并将收获物献给宗庙用于祭祀，以此来表示对农业的重视，并对全国起到表率作用。但到了魏晋时期，皇帝亲耕成为一种空泛的形式，没有起到训农的实际作用。有鉴于此，杜预建议扩大藉田面积，让皇帝和大臣都去参加实际的耕作，以体验稼穑之艰辛，这样一来，农业生产就不怕搞不上去，粮食产量和国库收入自然也会增加。晋武帝司马炎接受了杜预的这一建议，并下令在洛阳城东建立了面积达千亩的藉田。晋武帝和王公百官每年都定期到田中劳动，为全国的农业生产树立楷模。
西晋初年，农业生产得到了较快的发展，但同时也出现了“谷贱伤农”的现象，这很不利于农业的长远发展。为解决这一问题，杜预建议朝廷效法古代，在粮食主产区建立“常平仓”，用国库所藏的布帛去换取农民手中的粮食，以起到平抑粮价的作用。晋武帝采纳了杜预的建议，在全国推行常平仓制度，这在一定程度上保护了农民的利益，从而有利于农业的长远发展。
此外，杜预还对与农业生产密切相关的历法进行了修改，并与当时的天文学家李修、卜显共同编定了《二元乾度历》，于咸宁（275~280）中向晋武帝奏上，不久晋武帝将其颁行于全国，对农业生产起到了积极的指导作用。
在任度支尚书期间，充分展示杜预多智善谋的事件，要数他为救灾出谋献策这件事了。晋武帝咸宁三年（277）秋，兖、豫、徐、青、荆、益、梁七州发大水，庄稼受灾严重。晋武帝诏令大臣们献计献策设法救灾。杜预曾前后两次上书陈述救灾计划。他的两篇收在《晋书·食货志》中的奏章，是后人研究魏晋社会经济状况的重要文献。由于杜预对当时的灾情作过调查研究，所以他对灾情原因的分析和所提出的救灾办法，比较符合当时的客观实际。
在第一篇上疏中，杜预首先指出，朝廷救灾的方针政策要有根本的改变。他说：“现在全国的水灾，尤以东南地区最为严重，不仅庄稼没有收获，连老百姓的家居产业也都被损害。那里低洼的田地里到处都是积水，高处的土地又大都坚硬瘠薄，像这样的困苦局面，老百姓来年也一定还会遇到。我常常想，即使诏书谆谆告诫地方官员们设法去解决这些问题，但若不改变根本大计，确定有关的正确方向，恐怕诏书也只是一纸空文，真正的作用很小。现在正是夏秋蔬菜食物最多的季节，可是老百姓已经不够吃的了。接下来冬春两季就要到了，到那时野外连青草都没有，老百姓就只有指望依靠政府的救济粮来活命了。这可是治理一方的大事，不能不预先认真考虑啊！”
紧接着，杜预又针对灾民的日常食品供给具体说道：“我认为，这些地方既然因水而受灾，应当把鱼虾螺蚌等水生物作为食物来维持生活。然而洪水泛滥，贫穷的老百姓始终无法得到它们。如今应该大规模破坏兖州和豫州东部边界的各个堤坝，并根据水流的方向加以疏导。这样可以使饥民们都能利用丰富的水产品，老百姓不用走出本地边界，早晚都能在野外找到食物，这是眼下救济灾民的好办法。洪水退去以后，对填满淤泥的农田略加整治，到明年春天种上庄稼，一定会有好收成。可见，这样做对明年也大有好处啊！”杜预认为宣泄旧堤坝不仅仅是救灾的权宜之计，而且还有利于东南地区农业生产的长远发展。
针对一些地区农民种地缺乏耕牛的实际情况，杜预向晋武帝建议道：“我以前上奏曾经说过，典牧所管理的种牛不供耕田套车用，一直到老死也不穿鼻孔套缰绳，没有实用价值，却白白占用了人力和粮草的开支。实际上这些牛每年送去驾车运粮的很少，又不加以调教训练，所以最好将它们大量出售贷给农民，用来换取粮食和作为军队的赏钱。”晋武帝经过询问主管官牛的部门，最后同意了杜预的建议，将其中的三万五千头官牛作价贷给了农民用于耕种。这不仅仅是解决了农民的当务之急，更有利于这些地区农业生产的长远发展。
杜预再次上疏指出，火耕水耨、粗放滥垦和水利设施年久失修是造成水灾的根本原因：“那些想要整修水田的人，都认为火耕水耨最为便利。其实并非完全是那样。这种方法只不过适用于新开垦的田地和荒地，是在和老百姓居住的地方相隔离的情况下罢了。以前东南地区初步开发时人口稀少，所以有放火烧荒的便利。近年来，那里的人口与日俱增，可是陂堰每年都决口，致使良田里长出了蒲草和芦苇，人们居住在水泽岸边，水陆失调，放牧绝种，树木枯死，这些都是由堤陂所造成的。如此密集的堤陂，导致土层较薄和地下水位升高，这样一来，积水往往不能下渗。所以每当天降大雨，这里就会积水横流，并且影响到了旱田。”
杜预还谴责了某些部门和个别官吏只从自身利益出发，彼此纷争，互相扯皮，使一些地区的救灾工作不能继续下去。他说：“议论的人不考虑其中的缘故，便说这样的土地不适合种植旱地作物。我考虑到汉代的户口数，以之核验现在有堤陂的地方，都是当年的旱田。那里有一些汉代的旧陂旧堰，都是坚固完好的，不是现在所说的危害人民的。我以前见尚书胡威上奏说应当毁掉堤陂，他的话诚恳至极。我又见到宋侯相应遵上书提议，请求毁掉泗陂，改变运河的路线。现在都督和度支各自根据自己所见到的，不听从应遵的意见。我考察了应遵上书说的事情，运河路线往东到寿春，有旧的水渠，可以不经由泗陂。泗陂在应遵管辖的地界内毁坏耕地达一万三千多顷，危害到了已耕种的田地。应遵的辖区里管理的佃户有两千六百口，可以说是非常之少，却还担忧土地狭小，不足以满足需求，这都是水害所造成的。有关部门应当共同关心这件事。可是都督和度支又各自意见不同，他们不是难以发现问题的所在的，而仅仅是因为各自的利益不同。各人所想的不同，利害关系也有差异。军队方面和地方郡县，士大夫和老百姓，他们的认识没有一点相同的，这都是因为偏重它的好处而忘记了它的害处。这正是事理之所以还不被了解，而实际中之所以有很多困难的原因。”
杜预在经过实际调查的基础上，进一步提出了陂堰宣泄与否的标准：“我认为，豫州界内两处度支所管理的佃户，都是州郡的大军杂士，共有水田七千五百多顷，算起来三年用水的田亩数，也不过两万多顷。根据常理来说，没有必要过多积存没有用的水，何况如今洪水成涝，造成了大灾害。我认为与其失当，不如泻掉它而不蓄积。应该发布明文诏令，命令刺史二千石，凡是汉代的旧陂旧堰以及山谷里的私家小陂，都应当修缮好以便积水。凡是曹操屯田以来所建造的，以及各种因为雨水冲决后而建的蒲草马肠之类的小陂，全都拆毁它。”杜预提出的这种以宣泄旧的水利设施来救灾和发展农业生产的办法，历史上确属罕见，但却是符合实际情况而行之有效的。杜预接着还提出了具体的实施方案：“地方主要官员应亲自到现场加以督导，所有出力的人都集中听从号令，赶在冬天结冰之前能够大致宣泄完毕，其中参加整修有实际功劳的人都要加以鼓励。凡是旧的水塘沟渠需要修补的，都要查找出微小的险象，一律依照汉代的原貌，预先将它们分类备案，到冬季东南一带休兵交接的时候，各自留出一个月来做这件事。”杜预还进一步指明了其中的道理和意义：“山川河流有不变的流水，地势形貌有一定的样子，汉代居民众多，尚且没有问题，如今根据遇到的问题而把它们宣泄掉，考察古代的事情而了解了眼前的问题，根本的道理是很明显的，可以很轻易地明白。我不胜愚钝，窃以为这实在是如今最大的实际利益所在。”杜预言之有理，因而朝廷听从了他的建议，对东南地区汉魏时期的旧堤坝分别进行了修整和宣泄。
杜预还在孟津主持建造了一座黄河浮桥。西晋都城洛阳北边的孟津，自古以来就是黄河上的重要渡口。相传武王伐纣时，曾在此与诸侯会盟渡河，因此称为盟津，也称为孟滓、富平津、小平津或陶河渚。黄河是古代南北交通的巨大障碍，而孟津则是黄河中游的重要渡口之一。它不仅是洛阳的北大门，历来为兵家必争之地，而且还是联系三河（河南、河内、河东）地区的交通枢纽。西晋定都洛阳，这里更成为沟通大河南北的要津。然而，每当上游有较大的降雨，或是刮大风的时候，这里的黄河便往往水流湍急、风波险恶，人们在这里渡河也因而非常危险，常常出现船翻人亡的悲剧。曹魏时期，杜预的祖父、曹魏尚书仆射杜畿受诏制造了一艘御楼船，有一天在盂津一带的黄河里试航，由于风大浪高，不幸发生了翻船事故，杜畿也因此而丢了性命，令朝廷上下都感到十分惋惜。到了西晋时期，这里交通更加繁忙，因此杜预建议在富平津修建一座浮桥，以克服这里风涛大的危害，方便广大官民渡河。但他的这一合理建议却遭到了朝中一些大臣的竭力反对，他们的借口是，这里自古以来就没有人造桥，盂津一带的黄河两岸，曾是殷周的都城所在地，殷商建都的河内在黄河的北边，周朝的都城洛阳在黄河的南岸，那时的人们就经常来往于黄河两岸而在孟津渡河，但殷周的圣贤们却都没有在这里架桥的想法，可见孟津一带的黄河上是不适合建造桥梁的。知识渊博的杜预引经据典，反驳道：“你们说殷周的圣贤们没有在黄河上架桥的想法，这是毫无根据的。《诗经》中‘造舟为梁’就是指在黄河上建造浮桥的事。”一句话，使得反对他的人无言以对。很快，杜预的建议便得到了晋武帝的默许，于是由杜预亲自负责，开始在富平津建造黄河大桥。泰始十年（274）九月，仅用了短短几个月，大桥便正式落成了。为丫庆祝这一空前盛大的工程竣工，晋武帝亲率百官前去视察，并专门为杜预举行了庆功宴会。宴会上，晋武帝举起酒杯向杜预祝贺道：“要是没有你杜预，这座大桥是建不成的啊！”杜预谦虚地恭维道：“没有陛下您的神武圣明，我也就没有机会显露这点雕虫小技啊！”晋武帝听了杜预的话后更加高兴。孟津浮桥建成后。大大方便了黄河南北两岸的交通往来。