延年字幼公，南阳杜衍人。昭帝初补军司空，拜谏大夫，封建平侯，擢为太仆右曹给事中。宣帝时坐霍禹免官，后召拜北地太守，徙西河太守。五凤中拜御史大夫，卒谥曰敬侯。
杜延年，武帝时御史大夫杜周少子，杜周为武帝时著名酷吏，长子次子分为河南河内太守，也以苛酷闻名，杜延年为杜周第三子，也从小学习法令，唯行法尚宽大，不与父兄相同。
昭帝时，霍光执政，以杜延年明习法令辟其为僚属。其时桑弘羊上官桀与霍光争权，有稻田使者燕苍告桑弘羊等谋反，先告诉大司农杨敞，杨敞怕事，托病不出。再告诉杜延年，杜延年遂告变。最终桑弘羊上官桀等下狱处死，家族也被诛灭，而杜延年由此为霍光赏识，以“首发大奸”受封为建平侯，不久迁官太仆加右曹，给事中。
当时制度，吏民上书言事，霍光以领尚书先看（实际上霍光是先行披阅），遇有不好的，可压下不报。皇帝读后再由尚书交由丞相御史大夫二府斟酌处理，治罪则交廷尉。而霍光每处理奏章，每有疑惑，则咨询于杜延年，杜延年评其否，则压下不报。奏章由尚书下发除交丞相御史大夫外，并交杜延年的官署太仆寺，每有异议，则由杜延年与丞相御史大夫共议处理。终霍光一世，杜延年入侍皇帝，出参朝议，尊贵无比。霍光尚严，而杜延年以宽为补，多所匡救，丞相田千秋也曾赖其说项才免于得罪。
后霍光死，霍氏尽诛，杜延年也以霍氏旧人为宣帝寻事黜退。后来重新起用为西河太守，滞位于此很久不得升迁。丞相丙吉死的时候，荐杜延年才任丞相。丙吉为汉世名相，且有恩于宣帝，素为宣帝敬重，宣帝遂依言召杜延年为御史大夫（当时惯例以御史大夫为丞相，终西汉一代只有曹参例外，所以御史大夫实际上就是未来丞相）。
最终杜延年死于御史大夫任上，谥为敬侯。
