2012年，郭东延出演了第一部影视剧作品《顺藤而上的你》凭借该剧获得第五届韩国电视剧节童星奖 。

2013年，与金泰希、刘亚仁、在熙等合作出演古装爱情剧《张玉贞》，郭东延在该剧饰演东平君李杭的少年时期。同年，郭东延与李世英、崔泰俊、郭正旭等合作出演青春校园爱情剧《青春期混合曲》，郭东延在该剧饰演男主角崔正宇。

2014年1月，与金贤重、林秀香、陈世妍等合作出演爱情动作剧《感激时代》，郭东延在该剧饰演男主角申政泰少年时期。同年4月，与李烈音、金范俊、高允厚等合作出演KBS特别短剧《初中生A娘》。同年，郭东延参加了MBC脱口秀节目《黄金渔场Radio Star》的录制，这是他首次出演综艺节目。同年10月，郭东延还与李洪基、朴敏雨、朴真珠等合作出演了爱情喜剧《摩登农夫》，郭东延在该剧饰演“Excellent Souls”乐队的鼓手韩奇俊。

2015年，郭东延成为MBC周末综艺节目《Animals》的固定嘉宾。同年，郭东延与林秀晶合作出演浪漫爱情电影《时间脱离者》；11月2日，其主演的《马屁精 呀！》上映。

2016年，与朴宝剑、金裕贞合作主演古装爱情剧《云画的月光》，饰演朝鲜最高剑术者、孤独的王世子敞开心扉诉说的好友金兵沿。

2017年1月，出演电影《女教师》；5月，出演KBS励志爱情喜剧《三流之路》；7月，主演SBS奇幻爱情剧《再次相遇的世界》；9月27日至10月1日，KBS的广播节目《李洪基的Kiss The Radio》由郭东延担任代班DJ；2017年10月，出演电影《大将金昌洙》。

2018年1月29日，主演的KBS浪漫爱情剧《广播罗曼史》开播2月，出演电影《兴夫》；7月，主演JTBC校园青春爱情剧《我的ID是江南美人》；12月，主演SBS校园浪漫喜剧《福秀回来了》。

2019年7月，出演SBS水木剧《侦探医生》。