乾元二年的秋天，杜甫因为关中饥荒，便弃官把全家迁到秦州（今甘肃天水西南）去。这是《新唐书》本传的说法。杜甫的诗里也说：“满目悲生事，因人作远游。”饥荒诚然是重要的原因。但是，他的诗里还说：“平生独往念，惆怅年半百，罢官亦由人，何事拘形役？”说明弃官不完全是他自己的意思，还有别的政治原因。可以设想，杜甫的精神上是很苦闷的。他亲眼看见相州战役的溃败，社会动荡不安，人民痛苦很深。朝廷里又是当时已立为皇后的张良娣和宦官李辅国等专权，加上贺兰进明、崔圆等人屡次向肃宗进谗言，使较为正直的大臣如张镐等都被贬黜。杜甫本人贬到华州后，华州那位姓郭的刺史怕也因为他救房而被贬，对他不好，所以杜甫诗中虽写了簿书堆积，而于郭的为人一语不提。这些就是他所谓“罢官亦由人”的具体情况。他离开华州，为什么要到秦州去？因为长安是不能回去的了，他的从侄杜佐在秦州建了茅屋，原京城大云寺主赞上人谪居秦州，在那里也有窑洞，或者他们会对杜甫有些帮助（所谓“因人作远游”），杜甫也可以翻过陇山到那里去经营一个安家的地方。
杜甫在秦州生活很贫苦，但他不忘国事，在《遣兴三首》、《留花门》等诗中都有反映。特别有名的一首《佳人》，写他所见的一个在乱离中被丈夫遗弃的女人，她独居于幽深的山谷中。这个弃妇向人叙述她的遭遇说：关中昔丧乱，兄弟遭杀戮。……世情恶衰歇，万事随转烛，夫婿轻薄儿，新人美如玉。合昏尚知时，鸳鸯不独宿，但见新人笑，那闻旧人哭？
这后两句是从古诗《上山采蘼芜》的“新人从门入，故人从阁去”变化来的，说透了封建士大夫喜新厌旧的轻薄无情。全诗只是叙写，不用议论，后半赋中用比，如以“摘花不插鬓，采柏动盈掬”表现佳人的容颜憔悴和不改贞节。这个形象是对当时现实中妇女遭遇的实写，也可以说是杜甫借以抒写他自己的政治遭遇。
杜甫在秦州的时候，李白因为参加过永王李的起兵，兵败后被肃宗流放到夜郎（今贵州桐梓东），中途遇赦放还，但杜甫却不知道。杜甫一连三夜梦见了他，便疑心他已经死了，于是写了《梦李白二首》，对李白的不遇和坎轲深致同情：
冠盖满京华，斯人独憔悴。孰云网恢恢，将老身反累？千秋万岁名，寂寞身后事。（其二）
这可以说是对李白生前身后的概括和评定。此外，他还有诗寄给因得罪权贵外贬的诗人高适、岑参以及贾至、严武等人。后来得到李白的消息又写了《寄李十二白二十韵》。
杜甫的秦州的创作最重要的还有《秦州杂诗二十首》，这是一组五言律诗。从这时期的作品看，杜甫已经将五言诗运用到极纯熟的地步，提高到新的阶段。《秦州杂诗》的内容是丰富的，有游览、有感怀。如说“清渭无情极，愁时独向东”（其二），“俯仰悲身世，溪风为飒然”（其十二）。写到吐蕃作乱，相州兵溃，写到鼓角、天马、戍卒、使臣、驿亭、寺院、东柯谷、仇池穴……。山川城郭，东西战事，无所不咏。试看其中第七首：莽莽万重山，孤城山谷间，无风云出塞，不夜月临关。属国归何晚，楼兰斩未还，烟尘一长望，衰飒正摧颜。
这里把重山高城描写得多么逼真。二十首诗写景很多，各尽其妙。宋人林亦之说：“杜陵诗卷是图经。”（《送蕲师》）但《秦州杂诗》和别的陇蜀纪行诗都不只是图经，如上引这首诗写出使吐蕃的人未回，西征的军队未胜，长望而忧形于色，更是诗人自己的生动的写照。第十八首说：“警急烽常报，传闻檄屡飞，西戎外甥国，何得迕天威？”而末首“唐尧真自圣，野老复何知”云云，简直是咏怀了。
还有一些咏物诗，诗人也对自己的遭遇有所借喻，如《归燕》、《促织》、《蒹葭》、《苦竹》、《除架》、《废畦》、《病马》、《蕃剑》、《铜瓶》等。《蒹葭》诗说他自己“江湖后摇落，亦恐岁蹉跎”。又《萤火》讽刺宦官：“幸因腐草出，敢近太阳飞，未足临书卷，时能点客衣。”他们虽然谗毁善良的人，但是“十月清霜重，飘零何处归”，终于是要灭亡的。《空囊》诗写他自己的贫穷：“翠柏苦犹食，明霞高可餐，……不爨井晨冻，无衣床夜寒。”末二语说“囊空恐羞涩，留得一钱看。”虽然是戏语，但很工致，《杜》据伪苏注以此属之晋人阮孚，后世便称“阮囊羞涩”，其实靠不住的。这样的诗下开孟郊、贾岛一派，影响很大。
杜甫在秦州不能久住下去。他的侄儿杜佐没有怎样帮助过他。在这年的十月，杜甫全家又离开秦州往同谷（今甘肃成县）。原来是同谷的县令写信欢迎杜甫前去的。杜甫听说那里多产薯蓣，山崖多黑蜂产的石蜜，竹林中多冬笋，吃饭的问题比较容易解决。他说是“藏书闻禹穴，读记忆仇池（在同谷西）”，又说：“无食问乐土，无衣思南州。”他是兴致勃勃地前去的。可是当他一家人到了赤谷（秦州西南七里）的时候，就感到“山深多苦风，落日童稚饥”。
他经过铁堂峡（秦州西七十里），到了盐官城（今甘肃西和东北），盐的官价每斗三百钱，商人一转手就增至两倍，杜甫反对这种不合理的重利盘剥。这时杜甫还衣裳单薄，经过寒峡、法镜寺到了青阳峡，写有《青阳峡》一诗，诗中追述了经过垅坂时所看见的景物，并且描写了青阳峡的巍峨、突兀的形象。
从秦州到同谷后，杜甫一家在那里靠拾橡栗来过活。这时杜甫年才四十八岁，就已白发蔽耳，手脚冻裂。他做了《乾元中寓居同谷县作歌七首》，节短音促，淋漓顿挫，是杜甫西行诗中的名篇。其中有对故乡的思念，有家人离别的哀愁，有对时局的忧虑，也有穷老作客的愤激话。这是他一生最穷困的时期，而感情也很是悲伤低沉。此外还有《万丈潭》一诗，俗传潭中有龙飞出，但杜甫当然并没有看见。
他在同谷县只住了一月光景，就在这年十二月一日出发到成都去了。这次南行到成都的途中所经各地也多有诗，自《发同谷县》到《成都府》共十二首，也是一组五言古诗。《发同谷县》诗里说：“奈何迫物累，一岁四行役？”这是说公元759年一年内，他由东都到华州，由华州到秦州，由秦州到同谷，如今又由同谷到成都府，最后这段旅程越来越远了。沿途经过木皮岭、白沙渡、水会渡、飞仙阁、五盘、（以下入蜀）龙门阁、石柜阁、桔柏渡、剑门、鹿头山等地，都各写一诗。《木皮岭》诗中说：“远岫争辅佐，千岩自崩奔，始知五岳外，别有他山尊。”《石柜阁》说：“石柜曾（同层）波上，临虚荡高壁，清晖回群鸥，暝色带远客。”《桔柏渡》写桔柏江上的竹桥说：“青冥寒江渡，架竹为长桥，竿湿烟漠漠，江永风萧萧。连笮动娜，征衣飒飘……。”这些都是写得使人如临其境的。《五盘》更写到国事：
东郊尚格斗，巨猾何时除？故乡有弟妹，流落随丘墟，成都万事好，岂若归吾庐？
《剑门》诗里还为地方割据担心：“并吞与割据，极力不相让，吾将罪真宰，意欲铲叠嶂，恐此复偶然，临风默惆怅。”在《鹿头山》诗里说：“及兹险阻尽，始喜原野阔。”就在这广阔的平原上，屹立着成都古城，这是唐玄宗不久以前逃难的地方。成都本来是秦朝张仪与司马错灭蜀后开始筑城的，经过历代的扩建，到中唐时代大约和今城的规模差不多。以当时成都府所属十县共十六万户九十二万人计，成都大约有三、四万户十多万人（杜甫后在《水槛遣心二首》中说：“城中十万户。”是夸张的说法），因为玄宗的来到，至德二载建都为南京。杜甫在《成都府》中歌颂了这座名城，却又表现了依然怀念中原的心情：曾城填华屋，季冬树木苍，喧然名都会，吹箫间笙簧。信美无与适，侧身望川梁，鸟雀夜各归，中原杳茫茫。
这和《五盘》一样，他的爱家乡也是他的爱国思想的表现。
杜甫这些纪行诗歌唱了祖国的壮丽山河，引起了我们的美感，使我们感到自豪，想去游览。而更重要的，是这些诗写作时诗人往往能够触景生情，表现了他的关心国家和同情人民的疾苦。就艺术性说，也是“新奇俊拔，各首自辟境界”的。这些诗是《秦州杂诗》的进一步发展。