少强勇，有大志。及长，从父于军中。唐中和年间，杜稜任常州制置使，乃以东安兵属建徽。杨行密来攻，杜建徽率部驰救，未及境而城已下。杜稜见其部伍整饬，甚器重之。每从征战，杜建徽单衣入阵，所向披靡，因有“虎子”之称。

天复二年(902年)，淮南降将徐绾叛乱，进逼杭州。杜建徽自新城入援。徐绾据城焚木拒之，杜建徽命士卒持火钩钩木，越城而入，敌军大溃。次年，睦州刺史陈询起兵叛钱镠。杜建徽系陈姻亲，钱镠颇具戒心，使马绰窥其意向。

杜建徽以为“陈氏自属背义，而向结姻娅，见疑固当。但已致书劝谕，日后方明我心耳。”及陈询兵败，其属吏持杜建徽致询之书来降。钱镠阅书不胜嘉叹。钱镠为吴越王后，拜杜建徽为左丞相，封郧国公。建徽年逾八十，尚能骑射。

尝于广场中击球，兴酣，前中箭镞竟从臂中飞出，人皆壮之。卒后，赠太师，谥威烈。