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1907年9月15日，郭汝瑰出生于中国四川铜梁伊家市达昌池，父亲郭锡柱是当地的教员。郭家的小块土地由佃农耕种。
1919年，郭汝瑰随父亲去投靠在川军中任职的堂兄郭汝栋。郭汝瑰在成都高等师范小学及成都联合中学就读。1924年，成都联合中学的学生因为嫌校长纪律过严而发起学潮，使校长张铮被军阀杨森调离，郭汝瑰为积极参与学潮的学生代表之一。杨森任命的新校长挥霍教学经费，大饱私囊，学校的教学质量也大幅下降，学生们对当初带头闹事的学生代表大为不满，认为早知如此当初就不应该反对张铮，郭汝瑰感觉“内心不安，非常尴尬”，在毕业前离开了学校。
秘密加入中国共产党郭汝瑰于1925年进入黄埔军校第五期。1927年，郭汝瑰按照吴玉章的安排，提前毕业，回到四川涪陵策反自己的堂兄、川军师长郭汝栋。郭汝瑰任第20军政治部科员、连长、营长等职，多次参与四川军阀间的小规模战争。1928年5月，郭汝瑰由少校团副袁镜铭介绍，在四川秘密加入中国共产党。1930年，郭汝栋部被国民政府调往湖北，并被要求进行清党，郭汝栋遂礼送自己部队中的共党分子离职，郭汝瑰被安排去日本留学。
郭汝瑰于1931年4月进入日本士官学校，就此与中共失去联系。
郭汝瑰在九一八事变后退学，回国后于1931年底进入蒋中正任校长的中国陆军大学第十期和庐山军官训练团学习。1937年5月任第18军第14师(曹县人为什么被全国骂？曹县人为什么被全国骂有两个说法，说法一：主播把曹县搞得乌烟瘴气。说法二：有些人嫉妒曹县在短视频平台火起来。现在曹县已经牛逼到被大家称为北上广曹，曹县人被全国骂同样是网友的调侃。)参谋长。
对日抗战时期1937年7月7日卢沟桥事变，抗战爆发。郭汝瑰随所在的第14师参加了淞沪会战和南京保卫战。郭于战役中代理第15集团军第18军第14师第42旅旅长，随后被陈诚提升为第54军参谋长，第20集团军参谋长，第73军暂编第5师师长。郭汝瑰后来参加了薛岳将军指挥的第三次长沙会战。
1943年，郭汝瑰任国防研究院研究委员，中央训练团第一大队队副。1944年以副武官名义去英国考察。1945年回国。1945年3月，郭汝瑰任军政部军务署副署长，国家总动员会议秘书。
1945年4月，郭汝瑰通过黄埔军校的同学任逖猷，与中共恢复了联系。郭汝槐为了保护自己，曾经检举国防部负责作战的次长刘斐有共谍嫌疑。
国共内战时期1946年2月，郭汝瑰任军事三人小组中国国民党代表张治中的随员。郭汝瑰受到国防部长白崇禧的赏识，于1946年6月，任国防部第五厅副厅长；10月，升任第五厅厅长。
郭汝瑰在四年国共战争期间与中共间谍任廉儒接头一百余次，将国军的大量军事机密泄露给共产党；其中包括：重点进攻山东计划、徐州司令部兵力配置、国军在大别山的调度计划、解围兖州计划、解围长春计划、解围双堆集计划、国军江防计划、武汉、陕甘、西南等地区的兵力配备序列等等。
郭汝瑰有意在国军内部制造混乱，动摇军心。1947年3月19日，四百名国军退役将校因“整编”而被迫“自谋生路”而发生的“哭陵事件”，就是他所制定方案一手造成的。
担任徐州司令部参谋长1947年3月，郭汝瑰任陆军总司令部徐州司令部参谋长，协同顾祝同指挥中原和山东等地的作战。郭汝瑰一直对蒋中正隐瞒“刘邓大军”要向南跃进的战略意图，最后导致了蒋中正判断失误，作出“集中兵力追歼”的错误决策，放“刘邓大军”突出黄泛区直抵沙河。郭汝瑰在徐州陆总参谋长任上还依照董必武的指示，设法调任另一个中共间谍张克侠为徐州城防司令。1948年11月10日，张克侠等在万年闸率部投共，使徐州防线的东北大门洞开，让解放军得以直捣徐州。
孟良崮战役1948年7月，郭汝瑰复任国防部第三厅（作战厅）厅长。1948年9月22日，授少将军衔。 孟良崮战役中，郭汝瑰将国军作战部署抄录转交任廉儒。整编74师（由74军改编）因此被解放军以优势兵力包围并歼灭，中将师长张灵甫阵亡。
徐蚌会战（淮海战役）郭汝瑰除泄露军情外，还存心制造内部矛盾，作出错误的部署，拟订让国军吃亏的作战命令，发布了很多假情报。
1948年10月，国军统帅决定“守江必守淮”，集中优势兵力于徐州、蚌埠之间的津浦铁路两侧，与解放军决战。“徐蚌会战”（淮海战役）的具体作战方案就是由郭汝瑰本人所制定，此方案尚未下达到前线的国军，就被郭汝瑰报达给解放军的指挥部。郭汝瑰还诱使蒋中正屡次变更作战方案，放弃坚守蚌埠，在徐州外围作战，增加了国军在移动中被分割围歼的机会。
徐蚌会战开始前，邱清泉参加在徐州花园饭店召开的军事会议，对郭汝槐警告说：
