郭逵，字仲通，他的祖先自邢州徙居洛阳。康定年间(1040)，他的兄长郭遵在对敌作战中阵亡，朝廷因此录用他做三班奉职，隶属于陕西的范仲淹麾下。范仲淹勉励他读书学习。延安人清刚社募兵误杀熟羌，将依法处死，郭逵请求赦免他们，挽救了十三个青年壮士的生命。当时正讨论夺取灵武城的事，郭逵说：“此地距离很远而我们带的干粮不够，而且此城很大而我方士兵不多，攻夺灵武看不出对我们有利。”不久，泾原人任福攻打灵武时全军覆没，人们都佩服郭逵的先见之明。
陈执中任京东安抚使时，奏请调郭逵任驻泊将。陈执中曾与宾客助手谈论当代名将，他们都推崇葛怀敏。郭逵却说“：葛怀敏这样的人太容易做了，而且他日后必会坏了朝廷的大事。”陈执中听了很生气，过了几天问道：“你为何知道葛怀敏算不得名将而且要坏事呢？”郭逵说“：侥幸取胜，好大喜功，有勇无谋，因此可以断定。”陈执中叹道“：你真的精通军事啊，葛怀敏果然兵败了。”任真定兵马监押。
保州士兵叛乱，田况派郭逵前往招抚叛军。郭逵与叛乱的侍其臻曾同为范仲淹部下，他骑马飞驰到保州城下，用旧时佩戴过的一种紫袋作为标记信物。侍其臻识得此物，便与同党韦贵、史克顺等都来拜见，并邀请郭逵登城。见过之后，郭逵向他们讲谕叛乱的严重后果，众人有的疑惑不决，说：“若投降，恐怕也不免死罪。”郭逵便请用自己做人质，于是叛军开城门投降。郭逵因功升任..门祗候、环庆兵马都监。遇上母亲过世，不准辞官，三次上奏请求后才被允许。环庆军帅杜杞赠送四十万钱作为吊丧礼费，他谢绝不受。服丧完毕，任泾原都监。攻占古渭城，升为通事舍人，调任河北缘边安抚都监。做吴奎的副手出使契丹时，因正值契丹君主受封尊号，便进去观看典礼。出使回来后，郭逵降职为汾州都监。
庞籍镇守河东时，使郭逵权知忻州。契丹人来要求天池庙一地，庞籍不能决定，把此事推诿给郭逵。郭逵寻访到一太平兴国时的旧木牍，证明此地本为宋国土地，于是发文书回答契丹，契丹人羞愧地服输。
湖北溪蛮彭仕羲叛乱，升郭逵带御器械、荆湖北路钤辖兼任澧州知州。他找得一个彭仕羲的亲信做向导，因此全部收复险隘要地，攻克叛军所居的桃花州，彭仕羲弃城逃走，部众全部投降。郭逵升礼宾使，调任荆湖南路钤辖、邵州知府。武冈蛮反叛，郭逵镇压了叛军。积功升任容州观察使。宋仁宗的陵墓，由郭逵负责保卫。又升殿前都虞候，离京出任泾原路副都部署。
治平二年(1065)，以检校太保身份任同签书枢密院，随即又调出做陕西宣抚使、渭州知州。郭逵虽建立有战功，但骤然跻身政界，舆论不服，谏官、御史都议论过此事，但皇上不听。宋神宗即位后，升他为静难军留后，召还京城。谏官又极力反对，于是改任命郭逵为宣徽南院使、郓州知府。到郓州才七天，又调去镇守..延。
种谔接受西夏人嵬名山的投降，夺取绥州，西夏人因此杀了杨定。朝廷讨论后认为边境战争正在兴起，主张放弃绥州。郭逵说“：敌人已经杀了王朝的官吏，而如今又抛弃绥州不守，太示弱了。而且嵬名山举族来投奔，又将怎么处置呢？”后来西夏又要用塞门、安远两寨来交换绥州，朝廷同意。郭逵说：“此正是当年秦国许楚国商於六百里的计策，若不先交出二寨，就不能给绥州。”并派部下赵..、薛昌朝同西夏使者谈判，西夏使者只讲寨基，赵..说：“二寨北面，原还有三十六堡，而且以长城岭为分界线，西平王祥符(1008～1016)时所写的文书如今还在。”西夏使者惊讶得答不上话来，因此取消了换地的要求。当初，朝廷下诏焚毁、放弃绥州，郭逵却将此令隐藏不传达。这时，皇帝询问大臣是怎么回事，大臣们都不知道，郭逵才自己出来承认先前违旨的罪过，皇帝当即手写诏书褒奖。
西夏人又请求用逃亡到西夏的景询一人来交换嵬名山，郭逵说：“景询，庸人一个，于事无足轻重！如果接受他就不得不将嵬名山送还西夏，我担心从此外蕃夷蛮没有人再敢投奔我教化之邦了。”郭逵又询查到杀害杨定的首犯姓名，间谍告诉他西夏人将会在他们境内处斩这两人以向宋朝请罪，郭逵说：“这只不过是用死囚枭首来骗我国。”因此对西夏人说“：一定要抓李崇贵、韩道喜二人送来。”西夏人说“：已经杀了。”郭逵下令根据这两人的形状面貌来查问西夏人，果然找到了两人，于是抓来献给朝廷。后升任检校太尉、雄武军留后。
韩绛想采用种谔的计谋来夺取横山，就此跟郭逵商议出兵。郭逵说：“种谔，狂生一个，朝廷只因为他家世显贵才任用他，一定会误大事。”韩绛发怒，以为郭逵在给他泼冷水，上奏请求朝廷将郭逵召回去。第二年，庆州发生叛乱，郭逵出任永兴知府，后调任秦州知府。王韶主持开挖熙河，郭逵举报他犯法。朝廷派蔡确调查，认为郭逵诬告，降职为宣徽使、潞州知府。后调到太原，复任宣徽使。
交趾人李乾德攻占邕管，朝廷召回郭逵，任命他为安南行营经略招讨使兼荆湖、广南宣抚使。郭逵请他在..延、河东的旧部下吏士随他同往。出发前，皇帝在便殿设宴送行，赏赐他中军旗章剑甲，以示荣宠。停驻长沙，先遣将收复邕州、廉州；到广西后，攻下广源州，逼降守将刘应纪；又攻下决里隘，乘胜夺取桄榔、门州，大战富良江，斩杀伪王子李洪真。李乾德被围困，只好被迫表示归服听命宋朝。当时士兵役夫三十万人，冒着酷暑涉险毒瘴地带，结果死者过半。到此时，与叛贼隔一条河，不能再前进，因此撤兵。郭受到处分，被贬为左卫将军，安置在西京，隐居十年。哲宗即位后，郭逵复职，并以左屯卫大将军身份退休。后又被重新起用为潞州知府，升广州观察使、河中知府。辞职回到洛阳，改任左武卫上将军、提举崇福宫，后去世。皇帝为他停止上朝一天，追赠他为雄武军节度使。
郭逵为人慷慨，喜欢军事学，神宗曾向他询问孔明八阵遗法，他回答说：“用兵打仗没有固定的阵形，此八阵也只不过是奇正相生的一种兵法罢了。”并为皇帝讲述详情。在延安时，派人以八阵法教练士兵，长期没有成效。郭逵便挑选众校官中熟习金鼓和屯营扎寨者六十四人，使每一个人教练一队士兵，不多久便练成了。他尤其善于使用偏将、裨将，每到所带领的部队中，便命令各人自己报说有何技能特长，有空时便翻看记住，所以临阵作战都能充分发挥各人的特长技能。
李复圭给庆州兵败的将领治罪，既斩了李信、刘甫，又想要将..延都巡检使白玉治罪。白玉求见郭逵，将后事托付给他，且悲泣地说自己不能给母亲养老送终。郭逵很同情他，不放他回去，并尽力营救，使他免于一死。后来白玉在新寨一战大捷，宋神宗对郭逵说：“白玉能将功补过，是你的功劳。”每次作战，都先招抚怀柔，然后再打，爱惜士卒，不妄加杀戮。对杀过敌方妇女老弱病残者的将士，一概不予奖赏。虽然因南征无功之罪，被长期废置不受重用，但他威武壮烈，仍不失为一时宿将。