其父杜周，曾任御史大夫。延年精通法律，以荫补军司空。汉昭帝元始四年（前83年），率南阳士卒平定益州蛮反叛，升谏大夫。杜延年见国家过份奢侈，向大将军霍光进言：「年岁比不登，流民未尽还，宜修孝文时政，示以俭约宽和，顺天心，说（同悦）民意，年岁宜应。」昭帝元凤元年（前80年），桑弘羊为子弟求官不得，心怀怨望，暗中与上官桀父子、昭帝姐鄂邑盖主、燕王刘旦合谋诛杀霍光，进而废帝，立燕王。为延年所举发，霍光尽诛上官桀与桑弘羊家族，刘旦、鄂邑长公主等自杀。因功封建平侯，为太仆、右曹、给事中。汉宣帝地节四年（前66年