郭維城出生于1912年，遼寧義縣人。早年時期，他曾在東北大學附屬高中學習，伴隨著廣泛閱讀進步書籍，郭維城開始關心國家前途與命運，逐漸成長為一名憂國憂民的進步青年。1931年，日本侵略者制造了九一八事變，郭維城被迫離開家鄉，前往北平繼續求學。

在北平期間，郭維城一邊讀書學習，一邊參加抗日救亡活動。在此期間，他接觸到我黨的地下組織，并對馬克思主義產生濃厚興趣。1933年，郭維城加入了我黨，入黨之后，他主要活躍在上海，秘密宣傳我黨的各項抗日主張，引導周圍的進步青年走向光明。不過，郭維城也因此受到國民黨反動派的注意，并先后兩次被捕，經過多方營救后才恢復自由。

1934年，郭維城被推薦到張學良身邊，擔任了張學良的機要秘書。西安事變之后，他草擬新聞稿、宣傳提綱等，通過報紙與廣播等途徑向社會各界宣傳“停止內戰，一致抗日”的主張，為和平解決西安事變以及共建抗日民族統一戰線作出了積極的貢獻。

1937年，抗日戰爭全面爆發之后，郭維城進入東北軍于學忠的部隊，隨軍轉戰抗日前線，參加了淮河、臺兒莊、武漢等戰役，此后郭維城隨軍前往山東，在山東以游擊戰的方式抵抗日本侵略者。1941年，因為在抗戰期間的卓越表現，29歲的郭維城被提拔為國民黨少將處長。

也是在這之后，國民黨頑固派變本加厲地破壞抗日民族統一戰線，在這種背景下，1942年，郭維城率領東北軍111師加入了八路軍。加入八路軍后，郭維城擔任了八路軍山東縱隊111師副師長。此后他率部參加了沂蒙山區的對日反“掃蕩”，在極端艱難的環境下，與日本侵略者進行了不屈不撓的戰斗，見證了抗戰的勝利。

抗戰勝利后，郭維城奔赴東北，到達東北后，他主要負責與鐵路有關的工作，擔任了西滿護路保安隊隊長、齊齊哈爾護路軍司令員、齊齊哈爾鐵路局局長、西滿護路軍司令員、東北護路軍司令員等職務。期間，郭維城領導部隊搶修鐵路，從而保障部隊的運輸與后勤供應，促進了東北的解放。

東北解放后，郭維城隨軍南下，參加了進軍中南等戰斗，并繼續在支前方面為部隊提供保障。新中國成立后，他擔任了鐵道運輸司令員兼衡陽鐵路局局長，1952年，郭維城入朝參戰，在朝鮮期間，他擔任了志愿軍新建鐵路指揮局局長，率領6個師搶修龜城至殷山鐵路，僅用60天時間就完成了129公里的鐵路運輸線，為建成“打不垮、炸不爛”的鋼鐵運輸線作出了重要的貢獻，支援了抗美援朝。

從朝鮮回國后，郭維城擔任了鐵道兵第一指揮所司令員、鐵道兵第二副司令員、鐵道兵副司令員等職務。1955年授銜時，他被授予少將軍銜，成為開國少將。授銜之后，郭維城繼續投身我國鐵道兵以及鐵路事業的建設，尤其是在西南鐵路建設方面，他發揮了巨大的作用，支援了祖國的經濟建設。

1978年，郭維城升任鐵道部部長，同時，他也是繼滕代遠、呂正操、萬里與段君毅之后鐵道部的第五任部長。1981年，郭維城卸任鐵道部部長，此后他又擔任了鐵道兵善后工作領導小組組長，于1995年因病去世，享年83歲。