投奔刘秀
盖延身高八尺，能挽弓三百斤。边疆风俗崇尚勇力，而盖延以勇气闻名。并为郡列掾、州从事，所在都能尽职办事。彭宠为太守，召盖延署职营尉，代理护军。王郎兴起时，盖延与吴汉一起投靠刘秀。盖延到广阿(今河北隆尧东)，拜为偏将军，号为建功侯，跟从平定河北。刘秀即位后，以盖延为虎牙将军。
击杀刘永
建武二年(26年)，改封盖延为安平侯。并派他南击敖仓(今河南荥阳北黄河中)，转攻酸枣县(今河南延津西南)、封丘县(今河南封丘西南)，三地皆被夺取。当年夏天，督率驸马都尉马武、骑都尉刘隆、护军都尉马成、偏将军王霸等南伐刘永，先攻下襄邑(今河南睢县)，进而攻取麻乡县(今江苏砀山境)，于是围刘永于睢阳(今河南商丘南)。数月之后，尽收田野之麦，乘夜以梯入其城。刘永惊惧，引兵逃出东门，盖延追击，大破刘永军。刘永弃军逃奔谯(今安徽亳县)，盖延进攻，攻薛县，杀了他的鲁郡太守，而彭城、扶阳、杼秋、萧县都投降了。又攻破刘永沛郡(郡治相县，今安徽淮北西北)太守，把他杀了。刘永部将苏茂、佼疆、周建等三万余人救刘永，共攻盖延，盖延与他们战于沛西，大破其军。刘永军乱，落水溺死者大半。刘永弃城走湖陵(今山东鱼台东南)，苏茂奔广乐(今山东虞城西北)。盖延就平定了沛、楚、临淮(郡治徐县，今江苏泗洪东南)等地，修了高祖庙，设立啬夫、祝宰、乐师，以主持庙祀。
建武三年(27年)，睢阳(今河南商丘南)再反，迎回刘永，盖延再率诸将围攻百日之久，收取田间麦子。刘永缺粮，突围而走，盖延追击，尽获其辎重。刘永被部将所杀，刘永之弟刘防举城投降。
连遭败绩
建武四年(28年)春天，盖延又击苏茂、周建于蕲县，进与董宪战于留县，都破敌。因此率平狄将军庞萌攻取西防县。再追击击败周建、苏茂于彭城，苏茂、周建逃奔董宪，董宪部将贲休举兰陵城投降。董宪听到，自郯(今山东省郯城北)围贲休。当时盖延及庞萌在楚，请求前往援救。刘秀命令说：“可直往捣郯，兰陵之围必解。”盖延等以贲休城危，于是先赴。董宪迎战而诈败，盖延等将其逐退，因而破围入城。第二天，董宪大举出军合围盖延军，盖延军畏惧，急忙出城突围而走，因往攻郯。刘秀责备说：“原来令你先赴攻郯，是出敌不意。现既已奔走，贼军的计谋已立定了，兰陵之围岂可解吗!”盖延等到郯，果然攻不下，而董宪攻取了兰陵，杀了贲休。盖延等往来邀击董宪别将于彭城、郯、邳之间，或者每天战上数合，略有些收获。刘秀以盖延轻敌深入，几次以诏书训诫。等到庞萌谋反，攻杀楚郡太守，引军袭击打败盖延，盖延逃走，北渡泗水，把舟楫破坏掉，把桥梁拆除掉，仅以身免。刘秀率军东征，征召盖延与大司马吴汉、汉忠将军王常、前将军王梁、捕虏将军马武、讨虏将军王霸等会师任城，讨伐庞萌于桃乡，又一起从征董宪于昌虑，都攻破平定。
讨伐陇蜀
建武六年(30年)春天，盖延受命屯兵于长安(今陕西西安)。
建武六年四月，光武帝派遣耿弇、盖延等七将军自陇道伐蜀，隗嚣发兵反汉，光武帝派遣大司马吴汉、征南大将军岑彭围西城，建威大将军耿弇、虎牙大将军盖延围攻上邽。后因公孙述发兵援救隗嚣，岑彭兵败，而此时汉军补给困难，粮食已尽，盖延、耿弇等军被迫出陇西。隗嚣收拾残部，一时又夺占陇西数郡。
建武九年(33年)，隗嚣去世，部众拥立其少子隗纯为王。
翌年八月，耿弇、寇恂攻破高平第一城。十月，来歙、盖延攻破落门(今甘肃武山东北)，王元只身逃奔公孙述，隗纯逃入胡地，后被捕杀。此战，历时4年，陇西始平定。
冬，此前支持隗嚣的先零羌各部落侵扰陇西等地，来歙率盖延等进攻先零羌，斩杀数千人，开仓赈饥，陇右遂安。
建武十一年(35年)，随中郎将来歙攻打河池(今甘肃徽县西北)，未攻克，以病引回，拜为左冯翊，领兵如故。
晚年生活
建武十三年(37年)，增加封邑定食万户。建武十五年(39年)，病逝于任上。