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高歡的長子高澄（北齊文襄帝）做王世子時，任命斛律光為親信都督，不久升為征虜將軍，累加衛將軍。武定五年（547年），封永樂縣子。
曾陪高澄同橋狩獵，看見一隻大鳥，正展翅高飛，斛律光拿起弓來，一箭就射了下來，而且是正中要害。這隻鳥形狀像車輪，旋轉著掉了下來，一看是只大雕。高澄拿過雕來觀看，將他誇讚了半天。丞相屬邢子高感嘆著說：「真正的射鵰手。」當時人們都稱他為「落雕都督」。不久兼任左衛將軍，晉爵為伯。
武定八年（550年），高洋建立北齊後，斛律光加封開府儀同三司，另封西安縣子。天保三年（552年），隨從文宣帝的大軍出塞，用兵庫莫奚。斛律光為先鋒，打敗庫莫奚軍隊，擄獲甚多，並且奪得了一些其他的牲畜。回到京師鄴城後，官加晉州刺史。
同北齊接壤的北周天柱、新安、牛頭三戍之頭目，經常招納北齊的逃人，多次寇掠齊境。天保七年（556年），斛律光率五千步騎偷襲了他們。又大敗北周的儀同王敬俊等，虜獲五百多人、雜畜千餘頭後返歸。天保九年（558年），又領兵奪取了北周的絳川、白馬、澮交、翼城等四戍。任朔州刺史。
天保十年（559年），斛律光官拜特進、開府儀同三司。二月，統領萬騎攻打北周的開府曹回公，並將其殺死。柏谷城主帥、儀同薛禹生棄城逃跑，於是斛律光就占領了文侯鎮，立戍置柵後回京。乾明元年（560年），斛律光被封為并州刺史。
皇建元年（560年），晉爵巨鹿郡公。這時，樂陵王高百年為皇太子，孝昭帝高演認為斛律光家世代淳厚清謹，加之為皇室立有功勳，便納其長女為太子妃。太寧元年（561年），官尚書右僕射，食中山郡干。太寧二年（562年），除太子太保。
河清二年（563年）四月，斛律光率二萬步騎在軹關西部築建勛掌城，又修造了二百多里的長城，設置了十三個戍。河清三年（564年）正月，北周派大將達奚成興等來寇掠平陽（山西臨汾西南），武成帝令斛律光率三萬步騎抵抗，達奚成興等聽說是斛律光迎戰，不戰而退。斛律光乘機追擊，追入周境，俘獲周軍二千餘人而回。三月，遷任司徒。四月，率騎兵北討突厥，獲良馬千餘匹。
同年冬，北周武帝宇文邕派遣柱國、大司馬尉遲迥、齊國公宇文憲、柱國庸國公可叱雄等，率兵十萬攻打洛陽。斛律光率五萬餘騎急行軍趕赴洛陽，兩軍在邙山（河南洛陽西）大戰，尉遲迥等人大敗。斛律光射殺了周將可叱雄，獲首級三千多級，尉遲迥、宇文憲倖免一死，還繳獲了所有的甲兵輜重，並將死屍堆成京觀。
武成帝高湛親臨洛陽，策勛頒賞，遷任斛律光為太尉，又封冠軍縣公。早幾年高湛命納斛律光第二女為太子妃，天統元年（565年），拜為皇后。同年，斛律光轉為大將軍。
天統三年（567年）六月，因父去世，斛律光辭官歸家。同月，詔令斛律光及弟斛律羨官復原職，仍為前任。秋，除太保，襲爵咸陽王，並襲第一領民酋長，另封武德郡公，移食趙州干，遷太傅。
天統三年（567年）十二月，北周又圍攻洛陽，阻斷齊軍糧道。武平元年（570年）正月，斛律光奉北齊後主高緯命率步騎三萬討伐，軍至定隴，與在鹿盧交屯兵的周將張掖公宇文桀、中州刺史梁士彥、開府司水大夫梁景興等相遇，斛律光披甲執銳，身先士卒，鋒刃才交，大敗宇文桀軍，斬首兩千多級。
齊jun1 zhǎng驅直下，直抵宜陽，與在這裡防守的北周齊國公宇文憲、申國公拓跋顯敬對峙百日。為了溝通宜陽道路，斛律光營築了統關、豐化二城。
齊軍返回時，駐紮安鄴，宇文憲等率軍五萬追擊。斛律光指揮騎兵回頭猛擊，宇文憲軍大敗，俘虜其開府宇文英、都督越勤世良、韓延等人，又斬首三百多級。宇文憲又令宇文桀、大將軍中部公梁洛都與梁景興、梁士彥等三萬步騎在鹿盧交斷路攔擊。斛律光與韓貴孫、呼延族、王顯等人合兵猛擊，大獲全勝，斬殺梁景興，獲馬千匹。因軍功被加封為右丞相、并州刺史。
同年冬，斛律光率步騎五萬在玉壁營築了華谷、龍門二城，與宇文憲、拓跋顯敬相持，宇文憲不敢輕舉妄動。斛律光趁機圍攻定陽，又築南汾城，置州設郡用來逼迫北周，胡、漢民眾萬餘戶前來歸附。
武平二年（571年），斛律光率眾築平隴、衛壁、統戎等鎮、戍十三所。北周柱國木包罕公普屯威、柱國韋孝寬率步騎萬餘進攻平隴，與斛律光戰於汾水之北，斛律光大敗周軍，俘殺千餘人。又封斛律光為中山郡公，增邑一千戶。
軍還，武成帝詔令斛律光率五萬步騎沿平陽道進攻姚襄、白亭等城戍，都攻下了，俘虜城主、儀同、大都督等九人及數千士卒。又別封長樂郡公。是月，北周派其柱國紇干廣略圍攻宜陽，斛律光率五萬步騎趕往援救，兩軍在城下大戰，戰敗周軍，奪取了北周建安等四戍，俘獲周軍千餘人，凱旋而歸。
大軍還沒有抵達鄴城，敕令放散兵眾，令歸其家。斛律光認為兵士多立有軍功，沒有得到慰勞獎賞，如果放散，不施恩澤，就不能贏得民心，於是秘密上表請求派人宣旨。軍卒仍然前進，朝廷遲遲不發使，軍隊行至紫陌，斛律光只好命令駐營等待。後主聽到說斛律光軍營已逼近都城的通報，很不高興，急派舍人請斛律光入見，然後慰勞獎賞兵眾，令其放散。拜斛律光左丞相，又別封清河郡公。