后来薛孤延在高欢手下任都督，随从高欢在信都起兵，接着随从高欢在广阿击败尔朱兆，又随从高欢平定邺城，薛孤延因功进爵为公，转大都督。后又随从高欢在韩陵击败尔朱氏联军，加金紫光禄大夫。随从大军追击尔朱兆到赤谼岭，担任第一领民酋长。东魏建立后，薛孤延担任显州刺史，累次升迁至车骑将军。天平四年，薛孤延随从高欢西伐。大军到蒲津，由于窦泰在河南战败，高欢班师，薛孤延殿后，薛孤延边战边行，一日之内砍断十五把刀。回师后，薛孤延转梁州刺史。又随从高欢征讨玉壁，转恒州刺史。薛孤延又随从大军在邙山击败西魏宇文泰，进爵为县公，邑一千户。