2010年11月，裴延姝代表韩国出战广州亚运会，参加羽毛球比赛的女子单打及女子团体项目，夺得女团铜牌。2011年1月，裴延姝出战2010年世界羽联超级系列赛总决赛，在四强淘汰中国的王仪涵，但于决赛以0-2（13-21、15-21）败于另一位中国选手王适娴，仅得亚军。2012年7月，裴延姝代表韩国出战英国伦敦举行的奥林匹克运动会羽毛球比赛女子单打项目，在小组赛阶段先后击败马来西亚的郑清亿和意大利的阿格内塞·阿莱格里尼，顺利晋级淘汰赛；但在首轮赛事便以1比2（21-15、14-21、14-21）负于赛事