杜潤滋，乳名柱兒，又名自生，１９０３年１１月３日出生在陜西省米脂縣一個商人家庭。父親見兒子聰明好學，６歲就送他到私塾讀書，后又入縣立高小就讀。課余時間，他喜歡閱讀《水滸傳》和《三國演義》，視本縣農民起義領袖李自成為英雄。１９２１年春，他以優異成績考入榆林中學。

炎熱的１９２４年夏，杜潤滋到了北京，先在陜西旅京學生進步組織“共進社”舉辦的升學補習班學習，次年夏考入北京大學經濟系。在北大，他閱讀了《共產黨宣言》《資本論淺說》《向導》《中國青年》等大量革命書刊，積極參加黨領導的學生運動，一年后加入了中國共產黨。隨后，他當選為陜西旅京學生聯合會負責人和北大黨支部書記。他積極發展黨員，帶領學生參加學運、工運、農運，并在１９２６年的“三一八”慘案中和反動軍警進行了英勇的搏斗。

大革命失敗后，北京地區的黨組織大多被敵人破壞。杜潤滋面對白色恐怖，毫無懼色。他以北大學生身份為掩護，繼續堅持革命活動。在他先后擔任中共北京東城區區委委員、區委書記和北京市委組織部部長期間，他積極恢復和發展黨的組織，建立秘密聯絡點，營救同志，嚴懲叛徒，巧妙靈活地開展對敵斗爭。

１９３０年上半年，在極其艱難的條件下，杜潤滋擔任了市委組織部長、印刷機關和黨內特務隊（專門負責懲辦叛徒）領導人。他多謀善斷，機智靈活。一次，他蹬著三輪車去北京火車站接一個從外地調來北京工作的地下黨員。這個同志化裝成中醫大夫，剛出火車站就被兩個叛徒發現，一個叛徒在一旁盯梢，另一個叛徒去向警察報告。杜潤滋見叛徒沒帶武器，也不認識自己，就機警地趕上前去對要接的那位同志說：“表兄，你來啦！我母親病重，半夜就催我來接你，趕快上車！”他用盡全力蹬著三輪車，飛快地離開前門車站，在幾條小胡同里轉了一圈，擺脫了盯梢，使那位同志脫離了被捕的危險。

杜潤滋對黨赤膽忠心，經常通宵達旦地工作。為了及時趕印黨的文件和傳單，他不辭勞苦地堅持親自刻寫印刷。當時黨的活動經費極為困難，杜潤滋就把家中和親友接濟的學費交給黨組織購買紙張和油墨。后來，北京市黨組織遭受了一次嚴重破壞，杜潤滋身份暴露，被敵特追捕。中共北方局為了他的安全，派他去寧夏開展黨的工作。

杜潤滋到銀川后，利用杜立亭（米脂人，杜斌丞的學生）的社會關系，在寧夏中學以教書為掩護，很快團結了一批進步師生，成立了學生自治會，發展了一些黨員，揭露反動校長徐宗儒侵吞教育經費、結幫組派、欺壓進步師生等罪行，并發動學生把徐宗儒趕出學校，擁護進步教師杜立亭當校長。

徐宗儒不甘心失敗，勾結警察局逮捕了１０多名進步學生，妄圖以高壓手段撲滅學潮。杜潤滋挺身而出，抗議警察局的暴行。他組織師生上街游行，發表演講，散發傳單，揭露徐宗儒和警察局鎮壓學生運動的罪行，迫使寧夏當局不得不下令釋放被捕學生，撤銷了徐宗儒校長職務，正式任命杜立亭為校長，使學潮終于取得勝利。

為了挽回敗局，這年冬，反動當局以“郵局查出嫌疑文件多份”為借口，將杜潤滋、杜立亭等人逮捕入獄。在獄中，杜潤滋受盡酷刑和威脅利誘，始終堅貞不屈。他嚴守黨的機密，同敵人展開了說理斗爭，并向難友宣傳革命道理，鼓勵他們同敵人斗爭到底。他還以特有的機警和監獄看守所長的兒子結交朋友，啟發他認清形勢，分清敵友，講清共產黨的主張等。通過耐心教育和爭取，這位青年思想進步很快，多次勸說父親改惡從善。在他的大力幫助下，１９３２年１月，杜潤滋終以無任何口供獲釋。

出獄后的杜潤滋，同鄔逸民一起去蘭州尋找黨組織。在蘭州遇到中共陜西省委派往甘肅作兵運工作的謝子長、焦維熾、張東皎和王儒林等同志，他們根據省委指示精神，研究決定再次在靖遠駐軍王子元旅發動兵變。

王子元部是在中共支援協助下擴充建立起來的一支地主雜牌軍，１０００多人的武裝竟有黨員近百人，其中連以上軍官黨員３０余人。５月中旬，時逢王子元旅連長杜鴻范（杜斌丞之子）到蘭州領取槍支彈藥和軍事裝備。杜潤滋等抓住這一有利時機，對其進行耐心細致的啟發教育之后，杜鴻范把領到的５０多支步槍、３支花筒手提機關槍、２萬發子彈、１５００套軍裝及印信全部交給了杜潤滋、謝子長。之后，又通過鄧寶珊等進步人士關系，籌集了一筆經費，購買了２０多支槍（其中包括２挺機槍）和近萬發子彈，秘密成立了一支７０多人的中國工農紅軍陜甘游擊隊。為防止意外，５月２５日，杜潤滋、杜鴻范帶領游擊隊將槍支彈藥運往靖遠縣，并將部分槍械、軍裝秘密存放在來家窯洞以作備用。

游擊隊來到距靖遠縣９０華里的水泉堡，很快發展到２００余人。經過整編，謝子長任總指揮，焦維熾（尚在蘭州）任政委，杜潤滋任參謀長，轄３個支隊、１個大隊。

游擊隊的發展壯大使敵人大為震驚，王子元部奉命前往“圍剿”。杜潤滋、謝子長沉著指揮游擊隊，憑借有利地形打退了敵人多次進攻，當場擊斃敵營長周維邦。激烈的戰斗一直打到夜晚。為了保存革命力量，游擊隊主動撤離水泉堡陣地。次日經過白茨林時，應群眾要求，打開敵營長周維邦家的糧倉，將糧食分給貧苦農民。

游擊隊來到海原縣的園子河，更名為中國工農紅軍第三支隊。謝子長奉調陜西，杜潤滋任第三支隊政委兼參謀長，王儒林任司令。部隊經過一段時間的休整之后，重回水泉堡活動。在這里，杜潤滋、王儒林發動群眾開展了轟轟烈烈的土地革命斗爭，使游擊隊發展到了４００余人，新成立了第四支隊。

游擊隊的發展壯大，再次引起敵人的震驚。７月初，敵王子元部王云山營奉命前去“圍剿”。敵人憑借精良的裝備和人多勢眾，來勢很猛，戰斗激烈而又殘酷。在外無援兵、內缺彈藥的極端困難情況下，游擊隊堅持戰斗到天黑，組成３０多人的敢死隊殺出一條血路，沖出了重圍。然后兵分兩路，一路由王儒林帶領少數隊員，留守在石門一帶發動群眾，擴大隊伍；一路由杜潤滋率領，打算從黃砂灣過黃河到來家窯洞，取出原先存放的武器彈藥，補充游擊隊的裝備。不料，存放的武器彈藥早被敵人搜走。在轉移的過程中，游擊隊又屢遭敵圍追堵截。最后，在萬分危急的情況下，杜潤滋只好將游擊隊解散，待機重新集結。

杜潤滋化裝成商人，歷盡艱辛，輾轉到西安，參加了陜西省委軍委的領導工作。他向省委和黨中央寫了《陜甘工農游擊隊第三支隊工作之教訓》的報告，歷述游擊隊的產生、發展和十二條教訓。之后，杜潤滋被省委派往上海，參加黨中央舉辦的軍事政治人員訓練班。受訓期間，他刻苦鉆研馬列著作、軍事理論和黨的有關文件，認真總結自己入黨以來的工作經驗和教訓。學習期滿返陜，任中共陜西省委委員、省委軍委書記。

杜潤滋熱愛軍事工作，對新成立的紅軍和游擊隊十分重視和關心。他曾多次派干部去陜甘邊的紅二十六軍、渭北游擊隊和陜北游擊隊加強領導，指示他們要加強思想建設和組織建設，利用戰斗間隙對部隊進行訓練，提高軍事素質。他還協助省委組建中共甘寧青特委、軍委，明確指出特委、軍委有兩大任務：一是加強對兵運工作的領導；二是發展黨的組織。

１９３２年冬，紅四方面軍入陜。杜潤滋懷著極為興奮的心情，主持起草了《陜西省軍委為歡迎紅四方面軍來陜宣言》《為歡迎紅四方面軍告士兵警察書》《歡迎紅四方面軍來陜士兵斗爭綱領》等重要文件，揭露國民黨反動派“圍剿”紅軍、屠殺人民、對日妥協讓步的罪行，號召工農群眾和國民黨士兵參加紅軍。在省委和省軍委的號召領導下，陜南的黨組織和廣大人民群眾紛紛給紅四方面軍送敵情、作向導、支援糧草、募捐鞋襪、踴躍參加紅軍。一些地區還建立了紅軍游擊隊，積極配合紅四方面軍打擊敵人，發動群眾打土豪分田地、建立蘇維埃政權，一個新的革命高潮迅速在陜南等地掀起。

１９３３年２月，杜潤滋受到王明“左”傾機會主義路線的執行者、省委負責人杜衡等人的排擠與打擊，被撤銷了省委軍委書記和省委委員職務，改任省委巡視員。他顧全大局，以黨的事業為重，繼續努力為黨工作。此時適逢上海中央局派劉瑞龍（化名王大舜）到川北紅四方面軍工作，路經陜西，省委委托他到陜南幫助陜南特委研究組建紅二十九軍。杜潤滋受命以巡視員身份和劉瑞龍結伴來到漢中。他們先向陜南特委書記孟芳洲傳達省委的指示，討論了建設紅二十九軍的有關問題。接著，他們一道抵達西鄉馬兒巖紅二十九軍軍部，進一步同軍長陳淺倫、政委李艮討論了紅二十九軍的思想、組織建設等項工作。之后，劉瑞龍帶領５０余名人員去川北受訓，杜潤滋留下協助紅二十九軍開展工作，曾任紅二十九軍游擊支隊特支第一大隊支部書記、紅二十九軍主力團第一團政委。他和陳淺倫、李艮等同志一起深入發動群眾，開展打土豪分田地、建立蘇維埃政權等，并在軍隊中加強軍事訓練，清除了一批混進紅軍的不純分子，使部隊的作戰能力大為提高。

隨著“肅反”工作的深入進行，混進紅二十九軍的地主豪紳爪牙、原川陜邊區游擊隊司令部的張正萬十分害怕，伺機叛變投敵，后被漢中“綏靖”司令收買。４月１日，中國工農紅軍第二十九軍軍政大會即將在馬兒巖軍部召開。突然，槍聲大作，喊殺聲四起。張正萬帶人包圍馬兒巖紅二十九軍軍部，發動了震驚陜南的馬兒巖事變。杜潤滋在奮力突圍的戰斗中不幸中彈犧牲，時年３０歲。

全國解放后，杜潤滋被追認為革命烈士。為了緬懷革命先烈的豐功偉績，１９５３年，西鄉社會各界發起了捐資修建革命烈士紀念塔的倡議。當年２月４日破土動工，４月５日竣工落成。西北軍政委員會辦公廳主任張養吾為紀念塔撰寫了塔序，省委書記馬明方為紀念塔題詞。塔體上鐫刻著杜潤滋等４０多名紅二十九軍死難將士的英名。