杜延年是杜周的小兒子，字幼公，明曉法律。漢昭帝剛剛即位，大將軍霍光秉政，以爲延年乃杜周的三公子，吏材有餘，就讓他補軍司空。始元四年(前83)，益州少數民族謀反，延年以校尉身份帶領南陽士卒攻擊益州，返回朝廷，做諫大夫。左將軍上官桀父子與蓋長公主、燕王陰謀叛亂，一位叫燕倉的小吏知道他們的計劃，就告訴了大司農楊敞。楊敞惶懼，上疏言病，還把此事轉告延年。延年就向霍光告發，使得上官桀等人及時伏誅，他因功被封爲建平侯。
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杜延年本來就是大將軍霍光的下屬官吏，他首先告發奸人陰謀，有忠直的節操，由此被提拔爲太僕右曹給事中。霍光持刑罰嚴厲，延年輔之以寬大。延年審理燕王的案件時，御史大夫桑弘羊之子桑遷逃亡，過訪父親的故吏侯史吳。後來捉到桑遷，把他正法。恰好趕上大赦，連坐的侯史吳被釋放出獄。廷尉王平與少府徐仁交互審查謀反之事，皆以爲桑遷連坐其父桑弘羊謀反，而侯史吳藏匿他，並不是隱藏反叛者，而是隱藏受到牽連者，於是就按照赦令免除了侯史吳的罪過。
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後來侍御史重新審查該事，以爲桑遷通明經術，知道其父謀反而不諫諍，與反叛者無異;侯史吳原來是俸祿爲三百石的官吏，不應該與普通人藏匿受到牽連者同罪，因此侯史吳不能赦免，於是就上奏請求重新審理，並彈劾廷尉、少府放縱反叛者。少府徐仁是丞相車千秋的女婿，所以車千秋多次爲侯史吳進言，但害怕霍光不採納自己的意見，於是就召集中二千石、博士，議論按照法律應該怎樣處理侯史吳。參加議論的人都知道大將軍的意旨，就主張侯史吳犯有大逆不道之罪。
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第二天，車千秋把衆人的議論上奏，霍光以爲車千秋擅自召集中二千石以下官員，外朝、內朝意見相左，於是就把廷尉王平、少府徐仁投進監獄。朝廷大臣皆恐丞相車千秋被連坐，於是杜延年挺身而出，向霍光進言，爲車千秋辯護。霍光認爲廷尉、少府弄法輕重，皆論罪棄市，而不連坐丞相車千秋，並且他在丞相之任沒有受到貶黜。杜延年就是這樣“論議持平，合和朝廷”的。
