王延周15歲念完私塾後，在青島成為壹名學徒工。1936年春，在國民黨29軍當連長的堂兄王延德把王延周送到29軍北平南苑軍訓團接受軍訓。
1937年，“七七事變”爆發後。軍訓團在29軍副軍長佟麟閣將軍的指揮下，在南苑機場壹帶阻擊進攻北平城的日軍，軍訓團未能抵擋住日軍的進攻，戰鬥中，佟麟閣將軍戰死，軍訓團傷亡3000余人，17歲的王延周及另外四名戰友趁著天黑及大雨突出重圍，逃到了陜西。1938年考入黃埔軍校第十六期，開始接受系統正規的軍事教育和訓練。 抗日戰爭勝利後，王延周被調到濟南國民黨空軍第九戰區司令部。1946年4月20日，王延周駕駛飛機由四川飛往濟南，飛過徐州後，天氣突變，能見度極低，導致飛機偏離了航線。王延周操縱著飛機降落到當時的解放區河北省清河縣。他盡管想把自己隱蔽起來，可是最終還是被民兵俘虜。首先被安排到壹戶人家吃飯休息，所有的人見到他都很熱情。在解放區生活的短短的時間中，他被安排到許多地方參觀，實際接觸了解放區軍民生活。
到了解放區之後的所見所感，使他的思想發生了巨大的改變，當解放區的領導問他是否願意留下來時，他答應下來，參加到組建中國人民解放軍空軍的隊伍中，先後在解放區和牡丹江航校任職。 1949年開國大典之時，駕駛戰機接受毛澤東主席檢閱。抗美援朝戰爭中，分別擊落擊傷美軍F-86飛機各壹架，榮立二等功。1955年轉業至國家體委工作，1957年7月，反右鬥爭後入獄三載。1961年6月，回家鄉山東日照務農。1984年，平反恢復榮譽。
2005年6月28日，抗日戰爭勝利60周年時，王延周加入中國***產黨。同年8月，出版30萬字自傳《壹位空戰老兵的非凡人生》，後被授予紀念中國人民抗日戰爭勝利60周年金質獎章，受到胡錦濤接見。
2012年4月30日，王延周在北京因病去世，享年92歲 。