郭衍担任瀛州刺史，郭衍到任之后，适逢秋雨成灾，瀛州所属各县多遭水淹，老百姓都爬上高树，依托大坟。
郭衍亲自准备船筏和粮食救灾，百姓大多得以拯救。
郭衍先开官仓赈灾，然后才向朝廷奏报。
隋文帝非常赞赏他，选调他担任朔州总管，朔州地处边远，其辖境的恒安镇北接蕃境，经常需要转运东西，非常不便。
郭衍于是选些肥沃的地方，开始屯田，不仅做到粮食自给，而且一年富余一万多石粮食，使百姓免受转运之苦，郭衍还修筑桑乾镇，都符合隋文帝的旨意。
隋朝消灭陈朝，隋文帝为巩固对江南的统治，派次子晋王杨广出镇扬州，郭衍亦跟随前往。
当时，陈朝故地的反隋叛乱四起，郭衍受命担任行军总管，先率领精锐部队一万人屯驻在京口。
后在贵洲南与叛军交战，击败叛军，生擒叛军首领，缴获很多船只粮食，以补充军用。
接着郭衍平定东阳、永嘉、宣城，黟、歙等诸地叛军，维护隋朝统一的局面，因功授任蒋州刺史。
郭衍对下很骄横，对上讨好谄媚，所以杨广很喜爱亲近他，饮宴、赏赐都很多，因而升任洪州总管。
当时太子杨勇日惭失宠，杨广有夺取太子之位的图谋，便把郭衍当作心腹，派宇文述告诉他自己的想法，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？”
杨广因此召来郭衍，偷偷地一起商议，但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。
把这些报告隋文帝，隋文帝听任郭衍和他的妻子去江都，这样来来往往，无所节制。
郭衍谎称桂州的俚人造反，杨广于是奏请朝廷让郭衍发兵讨“敌”
，因此大造武器军帐，偷偷地豢养很多士卒。
隋文帝废黜太子杨勇，改立杨广为太子，郭衍亦受到重用，调任左监门率，后改任左宗卫率。
隋文帝去世，隋文帝临终时，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。
隋文帝死后，杨广继位，汉王杨谅因不满隋炀帝继位，于是起兵造反，当时京城空虚，杨广让郭衍飞速返回都城，领兵防守。
隋炀帝率领近二十万人，沿通济渠南下到江都视察，命令郭衍统领左军，改任光禄大夫。
郭衍跟随隋炀帝西征吐谷浑，从金山道出兵，击败吐谷浑军队，招纳降民二万多户。
郭衍能揣摸隋炀帝的意图，阿谀奉承，顺从旨意，隋炀帝经常对人说：“只有郭衍，心与我同。”
郭衍曾劝隋炀帝自己行乐，五天一上朝，不要像隋文帝那样白白地劳累，隋炀帝听到他的话，越发夸他孝顺。
郭衍再次跟随隋炀帝巡幸江都，在江都病逝，朝廷赠官左卫大将军，赏赐很多器物，谥号襄。
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