其祖父杜师预，曾为清朝贡生，民国时任浙江国民议会议员。其父杜汝璜。杜桐荪在1922年毕业于浙江省立第十中学，后留学法国巴黎大学，取得经济学硕士。他与张沖是中学好友，回国后任职电影工作队，担任张沖的助手。在西安事变中，张沖随从蒋介石，一同被扣押。陈立夫令杜桐荪至上海，与中共驻上海代表潘汉年取得联络，建立沟通管道。在国共合作抗日时，张沖成为国共沟通的窗口，杜桐荪经常受命出入重庆的周恩来寓所，与周恩来及潘汉年会谈，作为意见沟通的桥樑。1949年后，杜桐荪随国民政府撤退至台湾，担任电影检查处处长。在退休