潼關六月九日，失守，唐玄宗十二日夜晚，帶著楊貴妃、楊國忠等皇親國戚、心腹大臣和隨身宦官，瞞著百官和百姓，倉皇逃出首都。至馬嵬（今陝西興平縣內），“護駕”的將土們饑餓疲乏，滿腔怒火。龍武大將軍陳玄禮欲殺誤國招亂的宰相楊國忠，他讓東宮宦官李輔國報告太子，太子主意不定。陳宮禮毅然決然發動兵諫，軍士們剁殺楊國忠，殺死其子楊暄及韓國、秦國夫人，並逼迫唐玄宗縊死了楊貴妃。楊國忠妻子裴柔及虢國夫人逃到陳倉（陝西寶雞東），被縣令薛景仙捕殺。馬嵬事變後，唐玄宗繼續向蜀中逃亡。太子李亨留在關中主持軍事。長安淪陷。七月三日，李亨在靈武（今寧夏靈武縣）即位，是為肅宗，改天寶十五年為至德元年。
在此期間，杜甫得知肅宗即位於靈武的消息，便安頓好家眷隻身離開鄜州，北上延州（今陝西延安），準備出蘆子關（今陝西橫山縣附近）去投奔行在。不料想途中被叛軍捉住，押赴到長安。
杜甫陷身長安。他目睹了淪陷後的長安各種悲慘的景象，走筆賦詩，記下了亂離的社會現實。杜甫組詩《後出塞五首》：
我本良家子，出師亦多門。將驕益愁思，身貴不足論！躍馬二十年，恐辜明主恩。坐見幽州騎，長驅河洛昏。中夜間道歸，故裏但空村。惡名幸脫免，窮老無兒孫。（其五）
《後出塞五首》所寫的，是自願應征的募兵。組詩的主人公懷著“男兒生世間，及壯當封侯”的動機應募從軍，時間一長，他就認識到了安祿山侵淩奚和契丹的不義性質和蓄謀叛亂的政治野心。終於，“坐見幽州騎，長驅河洛昏”，主人公當機立斷，半夜裏逃離叛軍。塑造了一位關鍵時刻寧舍貴而不叛亂的土卒形象。
新宰相房琅至德元年（756年）十月，自請帶兵分三路收複兩京。二十一日，前鋒與叛軍相遇於鹹陽（今陝西鹹陽）東麵的陳陶斜，一經交戰，唐軍大敗，死傷四萬多人，存者僅數千而已。杜甫在長安聞知這一消息，他悲憤不已，寫下《悲陳陶》詩：
孟冬十郡良家子，血作陳陶澤中水。野曠天清無戰聲，四萬義軍同日死！群胡歸來血洗箭，仍唱胡歌飲都市。都人回麵向北啼，日夜更望官軍至。
這是飽蘸四萬義軍的鮮血而寫成的詩史。
陳陶斜大敗後，十月二十三日，房琯又親自帶領軍隊出戰，又一次戰敗。杜甫的詩《悲青阪》，寫這場戰役：
我軍青阪在東門，天寒飲馬太白窟。黃頭奚兒日向西，數騎彎弓敢馳突。山雪河冰野蕭瑟，青是烽煙白人骨。焉得附書與我軍：忍待明年莫倉卒！
陳陶斜戰役後，唐軍處於劣勢，而叛軍卻耀武揚威，不可一世。詩中“山雪”兩句寫得萬分沉痛，最後兩句顯示了詩人的遠見卓識。
至德二年（757）大年初一，杜甫接受新結識的青年朋友蘇端、薛複的邀請，他們飲酒聚會。杜甫自然很興奮，還酒助詩興寫下一篇長詩：
文章有神交有道，端複得之名譽蚤。愛客滿堂盡豪傑，開筵上日思芳草。安得健步移遠梅，亂插繁花向睛昊？千裏猶殘舊冰雪，百壺且試開懷抱。垂老惡聞戰鼓悲，急觴為緩憂心搗。少年努力縱談笑，看我形容已枯槁。……（《蘇端薛複筵簡薛華醉歌》）
詩中“安得”二句，寫出了詩人盼望唐軍收複大好河山，使之重見光明的迫切心情。
杜甫在這一年的寒食節又寫了《一百五日夜對月》：
無家對寒食，有淚如金波。斫卻月中桂，清光應更多。仳離放紅蕊，想象顰青蛾。牛女漫愁思，秋期猶渡河。
抒發的是對自己親人的思念，表達的不也是普天下善良的人們憎惡戰亂、渴望和平、痛於離散、希冀團圓的心願嗎？
杜甫這年春天，他寫出了著名的抒情詩《春望》：
國破山河在，城春草木深。感時花濺淚，恨別鳥驚心。烽火連三月，家書抵萬金。白頭搔更短，渾欲不勝簪。
詩的第一聯寫春望之所見：京華淪陷、城池殘破，雖然山河依舊，可是滿目荒涼。詩的第二聯寫春望之所感：感傷國事，見娛人之花反而落淚；思念親人，聽悅耳鳥鳴卻令人心驚。司馬光特別稱道這兩聯詩，說：“‘山河在’，明無餘物矣；‘草木深’，明無人矣；花鳥平時可娛之物，見之而泣，聞之而悲，則時可知矣。”（《司馬溫公詩話》）並且認為這是“古人為詩貴於意在言外、使人思而得之”的典型例子，確實是高明的見解。第三聯從“感時”寫到“恨別”，出語雋永；第四聯寫詩人憂心如焚的心理卻化虛為實，以神來之筆收束全詩。
杜甫在這個憂苦不已的春季，一天偷偷來到曲江，這是昔日皇家貴族、官紳仕女的遊覽勝地。這時隻見淒涼的宮殿千門緊鎖，細柳新蒲卻不知人世巨變，披上了濃綠的春裝。在這國破家亡。胡騎滿城的特定曆史條件下，詩人把對叛敵的仇恨轉化而為對已死貴妃的哀歎和失勢君主的同情。他寫作了《哀江頭卜詩》最後八句：
明眸皓齒今何在？血汙遊魂歸不得。清渭東流劍閣深，去住彼此無消息。人生有情淚沾臆，江水江花豈終極！黃昏胡騎塵滿城，欲往城南望城北。
蘇轍稱讚杜甫的《哀江頭》，以為它跟自居易《長恨歌》可作等量齊觀，確實是很有見地的議論。（潘表《杜詩博議》引蘇轍語：“《哀江頭》即《長恨歌》也。”）