杜丽出生于山东省淄博市沂源县南麻镇，1994年春开始入沂源县体校学习业余射击，1996年自费进入山东淄博市体校，启蒙教练周士兵。

　　1998年，进入山东省射击队，跟随王德文教练进行专业的射击训练，同年参加山东省第十九届运动会获女子40 发气步枪第二名。

　　2002年，杜丽入选中国国家队。同年获得射击世锦赛女子10米气步枪个人亚军、团体冠军；釜山亚运会女子步枪3x20个人、团体冠军；射击世界杯美国站女子步枪3x20第三名；射击世界杯中国站女子10米气步枪第三名的奖项。

　　2003年6月，杜丽参加射击世界杯克罗地亚站女子10米气步枪金牌并以504.9环打破世界纪录 ，10月在射击世界杯总决赛中获得女子10米气步枪个人亚军。

　　2004年2月，获得射击世界杯曼谷站女子10米气步枪银牌；8月，代表中国队参加雅典奥运会，获得女子10米气步枪金牌，为中国代表队在雅典奥运会夺得首金。10月，在曼谷举行的射击世界杯总决赛中获得女子10米气步枪金牌。同年进入山东理工大学体育学院运动训练专业学习。

　　2005年5月，杜丽参加射击世界杯美国站获得10米气步枪金牌；6月，获得射击世界杯米兰站10米气步枪金牌，8月射击世界杯总决赛（慕尼黑）女子10米气步枪金牌；11月，在东亚运动会获得女子10米气步枪金牌。

　　2006年6月，杜丽以0.1环的优势力压德国选手普费尔施费特夺射击世界杯米兰站金牌 。

　　2007年4月，杜丽在射击世界杯悉尼站比赛中一路领先，两次打出10.8环的成绩，并且在决赛中打出最好的103.3环的成绩，加上预赛的399环，最终以502.3力压群芳，摘得女子10米气步枪金牌 。

　　2008年8月9日，杜丽在北京奥运会女子10米气步枪比赛中仅获得第五名，卫冕失败；8月14日在50米运动步枪三姿的比赛中以总成绩690.3环破奥运会纪录夺得金牌 。

　　2012年折戟伦敦奥运会后，杜丽向国际射联申报了暂时退役申请。

　　2015年1月，杜丽宣布重回国家队开始训练，备战里约奥运 ；9月，在里约奥运会的第一阶段选拔赛上，杜丽在10米气步枪的比赛中总积分排名第三，顺利晋级，获得了参加里约奥运会的初步资格 。2016年3月28日，最后阶段的里约奥运选拔赛在北京射击馆进行。在女子10米气步枪第三阶段预选赛中，杜丽虽然表现不佳，但还是凭借三个阶段的总体发挥以132分获得第二名，时隔8年再次获得奥运会参赛资格。