杜正伦（？－658年），相州洹水（今河北魏县）人，唐朝宰相。
杜正伦出身于洹水杜氏，隋朝时考中秀才，曾授羽骑尉，入唐后担任齐州总管府录事参军，并进入秦府文学馆。
贞观年间，杜正伦历任兵部员外郎、给事中、中书侍郎、太子左庶子，封南阳县侯。因漏泄禁中语，被贬为谷州刺史，再贬交州都督。后受李承乾谋反案牵连，被流放驩州。
唐高宗显庆年间，杜正伦拜相，初授黄门侍郎、同三品，后又升任中书令，进爵襄阳县公。显庆三年（658年），杜正伦因与李义府不和，被诬告结党，贬任横州刺史，不久病逝。