郭衍字彦文，自称是太原介休人。
父亲郭崇，以舍人身份随魏武帝入关，其后官至侍中。
郭衍小时就很骁勇，善于骑马射箭。
北周陈王宇文纯引之为左右，累功升至大都督。
当时北齐未平，郭衍奉诏到天水募集人马，以镇守东边，得以迁徙一千多家，住在陕城。
拜授使持节、车骑大将军、仪同三司。
每有贼人到，他就率领人马抵抗，一年中几次告捷，颇为北齐人所惧怕。
陈王宇文纯更加亲近他。
建德中(572～577)，北周武帝出京巡幸云阳，郭衍在行在所拜谒皇上。
当时正议论讨伐北齐，郭衍请求当前锋。
攻打河阴城，授他仪同大将军。
周武帝包围晋州，担心北齐兵来援，令郭衍随陈王宇文纯守千里径。
他又随周武帝在晋州与齐后主大战，追击齐军到高壁，打败齐军。
又随皇上平定并州，因功加授开府，封为武强县公，食邑一千二百户，赐姓叱罗氏。
宣政元年(578)，任右中军熊渠中大夫。
尉迟迥作乱时，郭衍随韦孝宽到武陟作战，进而在相州作战。
此前，尉迟迥派弟弟之子尉迟勤为青州总管，率青州、齐州的部队来帮助尉迟迥。
尉迟迥失败后，尉迟勤与尉迟迥的儿子尉迟..、尉迟..等人，想东奔青州。
郭衍率精兵一千追击并打破敌军，在阵前活捉尉迟..。
尉迟勤于是逃走，而尉迟..也逃跑了。
郭衍到济州，占据其城，又在济北攻击贼人的余党，几战而破之，将贼首抓送京师。
朝廷越级提拔他当上柱国，封他为武山郡公，赏他布帛七千段。
他又密劝隋高祖杀北周诸王，早点让北周禅让，因此大被亲近。
开皇元年(581)，皇上让郭衍恢复郭姓。
突厥进犯边塞，以郭衍为行军总管，领兵驻扎在平凉。
几年之中，突厥人都不敢进犯。
调他当开漕渠大监。
他率领水工，凿渠引渭水，经大兴城北，东到潼关，漕运四百多里，关内依赖它，把它叫作“富民渠”。
开皇五年(585)，授他瀛州刺史。
遇上秋日发水，所属各县多遭水淹，老百姓都爬上高树，依托大坟。
郭衍亲自准备船筏，并备粮食，拯救百姓，百姓多被救起。
郭衍先开官仓赈灾，以后才上奏朝廷。
皇上非常赞赏，选调他当朔州总管。
朔州辖有恒安镇，北接蕃境，常要转运东西去。
郭衍于是选些肥沃的地方，开始屯田，一年富余一万多石粮食，百姓免去了转运之苦。
他又修筑桑乾镇，都符合皇上旨意。
开皇十年(590)，他随晋王杨广出镇扬州。
遇上江南造反，命郭衍任总管，率精兵万人先住京口。
在贵洲南，与反贼交战，打败反贼，活捉贼帅，得了很多船只粮食，以补充部队。
他于是又讨伐东阳、永嘉、宣城、黟、歙等洞，都削平了他们。
授他为蒋州刺史。
郭衍对下很骄横，对上讨好谄媚。
晋王杨广很喜欢亲近他，饮宴、赏赐都很多。
升任洪州总管。
晋王有夺取太子之位的计谋，把郭衍当心腹，派宇文述告诉他这一计谋。
郭衍大喜，说：“若所谋之事成，自可为皇太子。
如不成，也要占据淮海，恢复梁国、陈国的旧地。
那时我也是副君家里的酒客，谁又奈得我何？”晋王因此召来郭衍，偷偷地一起商议。
又怕别人怀疑他们无故来往，就假托说，郭衍的妻子得了瘿病，萧王妃有办法治疗。
把这些报告高祖，高祖听任郭衍和他的妻子去江都，这么来来往往，无所节制。
郭衍又谎称桂州的俚人造反，晋王于是奏请朝廷让郭衍发兵讨“敌”，因此大造武器军帐，偷偷地养了很多士卒。
晋王入京当太子后，调他当了左监门率，转任左宗卫率。
高祖在仁寿宫将死，太子杨广与杨素篡改遗诏，让郭衍、宇文述率领东宫卫兵，靠近上台站岗，门禁全由他们掌握。
高祖去世后，汉王造反，而京城空虚，杨广让郭衍飞速回去，领兵防守。
大业元年(605)，授郭衍左武卫大将军。
炀帝巡幸江都，令郭衍统领左军，改授他光禄大夫。
他又随炀帝征讨吐谷浑，出金山道，招纳降民二万多户。
郭衍能揣摸炀帝的意图，阿谀奉承，顺从旨意。
炀帝常对人说：“只有郭衍，心与我同。”他又曾劝炀帝自己行乐，五天一上朝，不要像高祖那样白白地劳累。
炀帝听了他的话，越发夸他孝顺。
当初，新的政令推行，郭衍的爵禄按通例被废除。
大业六年(610)，因他得到宠幸，而被封为真定侯。
七年，随炀帝到江都，死了。
炀帝追赠他左卫大将军，赐予很多，谥号叫“襄”。
长子郭臻，任武牙郎将。
次子郭嗣本，任孝昌县令。