窦固字孟孙，是大司空哪准主护重让窦融之侄、城门校尉窦友之子。年轻时因娶光武帝女儿涅阳公主刘中礼被拜为黄门侍郎，虽够尽相台谦让而有节行操守。好读书，喜兵法，因家族身份而显贵。
中元元年（56年），窦固世袭其父窦友爵位显亲侯。
永平元年（58年），汉明帝刘庄即位后，窦固迁任中郎将，监护羽林军，俸禄比二千石，又以监军身份随捕虏将军马武等人率军四万大破烧当羌。
永平五年（6来自2年），窦固的堂兄窦穆因犯罪被免职，窦固受牵连被罢官，被禁锢在家中十多年。当时天下安定，明帝想要效仿汉武帝的事迹，恢复与西域各国的联系，西击北匈奴。
永平十五年（72年），谒者仆360问答射耿秉屡次请求进攻北匈奴。明帝因窦固曾在告效刻河西跟随过伯父窦融，熟悉边疆事务，便让窦固和耿秉、太仆祭肜、虎贲中郎将技马廖、下博侯刘张、好畤侯耿忠等人共同会商。窦固对明帝说：“塞外水草丰美，此次出征可以不用带战马的粮草。”十二月，明帝任命耿秉为驸马都尉，窦固为奉车都尉，骑都尉秦彭为耿秉的副手，耿忠为窦固的副手，窦固等人都可以设置从事中郎、司马等属官，出京屯驻凉州酒泉郡，积极部马画团翻署对北匈奴的进攻。
永平十六年（73年）二月，汉军分四路出击，其中窦固与耿忠率酒泉、敦煌、张掖士兵及卢水羌兵万二千骑出酒泉（郡治禄福，今甘肃酒泉市）塞；耿秉、秦彭率武威、陇西、天水士兵扮模扮及羌兵骑兵万人出居延（今内蒙古额济纳总担排执情封子娘带婷旗东）塞；祭肜、吴棠率河东北地、西河羌兵及南单于兵一万一千骑兵出高阙（今内蒙古狼山中部计兰山口）塞；骑都尉来苗、护乌桓校尉文穆率血江毛居太原、雁门、代郡、上谷、渔阳、右北平、定襄郡兵及乌桓、鲜卑兵一万一千骑出平城（今山西大同市东北）塞。窦固和耿忠抵达天山（今新疆天山），进攻北匈奴呼衍王，斩杀一千余人。又追击到蒲类海（今新疆巴里坤湖略客换主），夺取伊吾卢（今新疆哈密倒非妒纪西北四堡），设置了宜禾门美晶都尉，在伊吾卢城留下斗广项苦升取民征将将士开荒屯垦。
窦固又以班超为假司马命他出使西光代粮识域，招降西域诸国。耿秉、秦彭入大漠六百余里，至三木楼山，来苗、文穆至匈奴河水上，北匈奴部众全都溃散逃跑，没有斩获。祭肜、吴棠因再结影严灯信没到涿邪山，被贬为庶人。四路大军唯窦固有功，厅灶被加位特进。
班超成功劝说鄯善国归顺朝廷归来后，向窦固讲述了出使经过，窦固十分高兴，将班超的功劳上报，并请求再派使者出使西域。明帝任命班超为军司马，让他继续出使。窦固又让班超出使于阗国，最终使西域三十六国重新再次归顺。永平十七年（74年）十一月，明帝派窦固与耿秉、刘张率军出敦煌郡约标川报火清概势几昆仓塞，进攻西域。命耿秉、刘张都交出调兵符，归属窦固。汉军集合部队共一万四千人，在蒲类海边击败了白山的北匈奴军，又进军攻打车师。车师前王是车师后王的儿子，两个王庭相距五百多里。窦固认为汉军距后王路远，山谷深险，士兵药特保减条责将受到寒冷的折磨，因而打算先进攻前王。但耿秉认为应当先去打身律欢浓良及试停须后王，集中力量除掉老根，那么前王将不战自降。窦固还没有想清楚决定，耿秉便奋然起身说：“请让我去打先锋！”于是跨上战马，率领所属部队向北挺入。其他部队不得已而一同进军，斩杀敌人数千。车师后王安得震十收失惊恐慌，便走到城门外面迎接耿秉，摘去王冠，抱住马足投降。耿秉便带着他去拜见窦固。车师前王也随之投降。车师便全部平定，大军回师。
窦固于是上书建议码扒重新设置西域都护及戊己校尉。明帝任命陈睦为西域都护，又命耿恭、关宠为戊己校尉，各自统领数百人，分驻车师后王部金蒲城及前王部柳中城。
永平十八年（75年）二月，朝廷下诏命窦固罢兵返回洛阳。建初元年（76年），汉章帝刘炟即位后，给涅阳公主加号为长公主，增加食邑三千户；征召窦固代魏应为大鸿胪。章帝因其精通熟悉边防事务，每次有大事时都征求窦固的建议。
建初三年（78年），章帝追录窦固之前的功劳，增加他的食邑一千三百户。
建初七年（82年），窦固接替马防担任光禄勋。
建初八年（83年），又接替马防任卫尉。
章和二年（88年），窦固去世，谥号文。因其子早逝而没有后代，封国被废除。
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