同年参加广州亚运会，在比赛中荣获艺术体操团体第四名和个人全能比赛中荣获铜牌。2011年在世界艺术体操锦标赛中荣获个人全能第十一名。同年10月10日，韩国体育节艺术体操个人赛在京畿道举行，孙延在参加了全部四个项目的比赛。2012年8月，孙延在代表韩国出战英国伦敦举行的奥林匹克运动会艺术体操比赛个人全能项目，是韩国第一位进入奥运会决赛的艺术体操选手。她在首日的资格赛中获得了110.300分，以第六名的成绩进入决赛。随后，她在决赛的圈操和球操分别取得28.050分和28.375分，以总分56.425分居