郭登，字元登，武定侯郭英之孙。他年幼便聪颖出众。长大后，博闻强记，善长议论，喜欢谈论军事。洪熙年时，被授为勋卫。
正统年间，郭登跟随王骥征麓川有功，被提拔为锦衣卫指挥佥事。又随沐斌征腾冲，升为代理都指挥佥事。十四年(1449)，皇上北征，郭登以扈从的身份随行至大同，被越级授为都督佥事，充任参将，辅佐总兵官广宁伯刘安镇守大同。朱勇等军覆没，便仓促商议回师。郭登告诉学士曹鼐、张益说：“皇上应该进入紫荆关。”王振不听，由于这样几乎是败局已定。那个时候，大同守军许多已战死，城门紧闭，人心惶惶。郭登慷慨激昂，整修城墙，修缮兵器，安抚士卒，悼死问伤，亲自为伤兵裹伤敷药，并说道“：我誓与此城共存亡，决不会只让你们去死。”八月，也先拥着皇上北去，经过大同时，派袁彬入城索要金币。郭登紧闭城门，让袁彬从飞桥而入。郭登与刘安及侍郎沈固、给事中孙祥、知府霍蠧等出城拜谒，伏地痛哭，将二万余两黄金及宋瑛、朱冕、内臣郭敬的家产进献给皇上，赐给也先等。这天晚上，敌军在城西扎营。郭登企图派壮士前去劫营迎驾，没有成功。第二天，也先拥帝而去。
景帝监国后，郭登进升为都督同知，充任副总兵。随即奉命代替刘安为总兵官。十月，也先进犯京城，郭登准备率所部入援，事先迅速以蜡书上奏。奏书到时，敌军已退。景帝仍下诏褒奖，进升他为右都督。郭登估计京兵才刚刚招集，不能轻易使用，于是献上十多个用兵方略。
景泰元年(1450)春，郭登侦察得知数千名敌军骑兵，从顺圣川进入沙窝扎营。郭登率兵跟踪而至，大破敌军，追至栲栳山，斩杀二百余人，获得所掠人畜八百多人。边将自从土木堡兵败后，都畏缩不前，无人敢与敌寇交战。郭登以八百人打败敌军数千骑兵，使士气为之一振。捷报传来，皇上封郭登为定襄伯，并授予世袭凭证。
四月，数千敌军骑兵突至，郭登出东门而战。佯装战败，将敌军诱入土城。伏兵冲出，敌军败逃。郭登估计敌军还会来，于是命令士兵带上毒酒、猪羊、纸币，伪装成祭坟的人，见到敌军便丢下东西逃走。敌军到后，争相饮食酒肉，死者甚多。六月，也先又率二千骑兵入侵，郭登再次击退之。数日之后，也先奉英宗到达城外，声言是送英宗回来。郭登与一同守城者设计，穿上朝服在月城内候驾，同时在城上埋伏军队，一待英宗进入，马上放下月城闸门。也先快到门边时发觉了，于是拥着英宗离去。
当时镇守的宦官陈公嫉妒郭登。正巧有人揭发陈公贪财受贿，陈公怀疑是郭登指使的，于是与郭登构怨。皇上对于谦说道“：大同是我国的屏障。陈公与郭登关系如此，怎么能守得住呢？”于是便派右监丞马庆将陈公替回，郭登越发感奋。当初，也先想攻取大同作为巢穴，所以屡次来攻。可是每至必败，有的一营中几十人不能返回，敌军被慑服，才有送回英宗之意。英宗返回后，代王仕土廛赞扬郭登有功，请求降旨奖励慰劳。兵部则说郭登已被封伯，此事才作罢。
二年(1451)，郭登以年老有疾为由，请求退休，推举石彪代替自己，并且请求让其子郭嵩宿卫宫中。皇上因郭嵩为散骑舍人，未听郭登的话。这时边患刚息，郭登悉心安排，想让公正廉明的有为者与他共事。于是上奏弹劾沈固办事不力，而推荐尚书杨宁、布政使年富。又说大同既有御史，又有巡按御史，佥都御史任宁应当只任宣府巡抚。皇上全都听从了他，以年富代替沈固，而召回沈固和任宁。这年秋天，郭登因病应诏回京。郭登刚到大同时，能作战的士兵才数百人，马也只有百余匹。而现在马匹已达一万五千，精兵数万，屹然成为一巨镇。郭登离开后，大同人十分想念他。
当初，英宗经过大同，派人对郭登说“：朕与你是姻亲，你为什么要如此拒我于城外呢？”郭登上奏道：“臣奉命守城，不知其他。”英宗因而怀恨在心。当英宗复辟后，郭登担心不能幸免，便首陈八件事，大多迎合英宗的心意。随即奉命掌管南京中府事务。第二年应诏返京。言官弹劾郭登因勾结陈汝言才得以获诏，审讯属实，被判死刑。皇上宽恕其死罪，将他降为都督佥事，命他去甘肃立功赎罪。
宪宗即位后，下诏恢复郭登为伯，命他充任甘肃总兵官。郭登上奏说边军买马十分艰难，以至于卖掉妻子儿女来筹钱，因而请求借用楚、庆、肃三王府的马各一千匹，由官府付钱。皇上采纳了他的建议。由朱永等推荐，郭登应诏掌管中府事务，并统领神机营兵。成化四年(1468)，朝廷复设一二团营，命郭登偕同朱永提督。八年，郭登去世。被赠为侯，谥号忠武。
郭登仪表雄伟，美髯过腹。他智勇双全，纪律严明，预测敌情，相机而动，克敌制胜。他曾设计制造“搅地龙”、“飞天纲”，挖掘深壕，再盖上土木，使它就如平地一样。当敌军进入包围圈，便发动机关，使其自相撞击，顷刻全陷。又仿效古人制造偏箱车、四轮车，中藏火器，上树旗帜，钩环联络，布列成阵，攻守都能用。其军队以五人为一伍，郭登教他们在神祠发誓，一人有功，五人一同领赏，受罚时也是一样。十伍为一队，队中以能拉开六十斤重弓的人为先锋。十队由一名都指挥统领，使他们功不相挠，罪有专责，这种做法一时称好。
郭登十分孝顺母亲，居丧时谨守礼仪。他善长写诗，明朝武臣无人能比。郭登无子，以其兄之子郭嵩为子。郭登被贬至甘肃时，将家人留在京城，郭嵩衣食艰难。郭登之妾靠缝纫自给，几乎活不下去了，他也不关心。郭登回京后，想废黜他，因为他是会昌侯的女婿，会昌侯曾救过自己的命，所以才忍住没有发作。郭登死后，郭嵩承袭爵位。后来因为不是郭登嫡子继嗣，所以只有郭嵩一人承袭爵位，其子郭参被降为锦衣卫指挥使。