Cao Hoan đánh bại gia tộc Nhĩ Chu vào năm 532 và tiến vào kinh thành Lạc Dương, ông ta lập Bình Dương vương Nguyên Tu làm hoàng đế, tức Hiếu Vũ Đế. Do phụ thân giành được thắng lợi, Cao Trừng lúc này mới 11 tuổi song đã nhận được các chức tước cao cấp, song ông không phải chịu trách nhiệm trên thực tế trong cả việc triều chính và quân sự. Cùng với việc phụ thân được phong làm Bột Hải vương, Cao Trừng do là con trưởng nên cũng được ban tước là Bột Hải vương thế tử.

Năm 534, Hiếu Vũ Đế do tranh chấp quyền lực với Cao Hoan nên đã chạy trốn sang lãnh địa của tướng Vũ Văn Thái, dẫn đến việc triều Bắc Ngụy phân liệt, khi đó Cao Hoan đã lập Thanh Hà vương thế tử Nguyên Thiện Kiến làm hoàng đế, tức Hiếu Tĩnh Đế. Các khu vực nằm dưới quyền kiểm soát của Cao Hoan được gọi là Đông Ngụy, còn các khu vực nằm dưới quyền kiểm soát của họ Vũ Văn được gọi là Tây Ngụy. Cao Hoan đã cho chuyển kinh đô Đông Ngụy về Nghiệp thành.

Năm 535, Cao Hoan khám phá ra chuyện tình giữa người thiếp Trịnh Đại Xa (鄭大車) và con trai Cao Trừng. Trong cơn giận dữ, Cao Hoan đã quất Cao Trừng 100 phát roi rồi cho bắt giam. Cao Hoan cũng đã nghiêm túc xem xét đến việc lập con trai khác với người thiếp Nhĩ Chu Anh Nga (con gái của Nhĩ Chu Vinh) là Cao Du (高浟) làm vương thế tử thay thế Cao Trừng. Cao Trừng đã cầu cứu sự giúp đỡ từ một người bạn của cha là Tư Mã Tử Như (司馬子如). Người này đã thuyết phục được Cao Hoan thay đổi ý định khi nhắc cho Cao Hoan nhớ lại các đóng góp của Lâu vương hậu, và sau đó cũng buộc các nhân chứng về chuyện tình giữa Cao Trừng và Trịnh Đại Xa phải rút lại lời khai. Tuy nhiên, Lâu vương hậu và Cao Trừng bị buộc phải liên tục cúi đầu và bò trên mặt đất để cầu xin Cao Hoan tha thứ, cuối cùng Cao Hoan đã quyết định vẫn để Cao Trừng làm vương thế tử.

Năm 536, Cao Trừng lúc này đã 15 tuổi và khi đó ở cùng với cha tại trụ sở quân sự tại Tấn Dương, song ông đã thỉnh cầu được trấn thủ kinh đô Nghiệp thành. Cao Hoan ban đầu từ chối, song do Tôn Khiên (孫搴) nói giúp cho Cao Trừng nên cuối cùng Cao Hoan đã chấp thuận. Ngay sau dó, Cao Trừng đến Nghiệp thành và nắm quyền kiểm soát chính quyền đế quốc. Ông trở thành một nhà cai trị khắc nghiệt song có khả năng thực thi luật pháp, tương phản với chính sách của cha. Cao Trừng cũng bãi bỏ hệ thống thăng chức dựa trên thâm niên vốn làm cho triều đình trì trệ, tìm kiếm các cá nhân có tài và nhanh chóng thăng chức cho họ.

Trong khoảng thời gian này, Cao Trừng đã kết hôn với em gái của Hiếu Tĩnh Đế là Phùng Dực công chúa. Năm 540, Phùng Dực công chúa hạ sinh một người con trai là Cao Hiếu Uyển (高孝琬). Hoàng đế đã đích thân đến dinh thự của Cao Trừng để chúc mừng, và tất cả các quan lại đều gửi tặng các món quà quý giá. Cao Trừng ban đầu từ chối, nói rằng Cao Hiếu Uyển là ngoại sanh của hoàng đế, vì thế hoàng đế nên được chúc mừng trước tiên, song ông cuối cùng đã chấp thuận.

Năm 543, các hành động của Cao Trừng cùng viên quan phụ chính tin cẩn là Thôi Xiêm (崔暹) đã khiến tướng Cao Trọng Mật (高仲密) làm phản. Cao Trọng Mật từng kết hôn với em gái của Thôi Xiêm song sau lại bỏ rơi bà, điều này dẫn đến hận thù giữa Cao Trọng Mật và Thôi Xiêm. Thêm vào đó, trong một lần, Cao Trừng đã ấn tượng với vẻ đẹp của vợ chính mới của Cao Trọng Mật là Lý Xương Nghi (李昌儀) khi trông thấy bà, và cố gắng cưỡng hiếp bà. Tuy nhiên, Lý thị đã chạy thoát và kể lại sự việc cho Cao Trọng Mật. Do đó, khi Cao Trọng Mật trở thành thứ sử của Bắc Dự châu (北豫州, nay gần tương ứng với Trịnh Châu, Hà Nam), ông đã dâng trọng trấn Hổ Lao (虎牢)- thủ phủ của Bắc Dự châu, cho Tây Ngụy. Cao Hoan đổ tội cho Thôi Xiêm về hành động phản loạn của Cao Trọng Mật. Ban đầu Cao Hoan muốn giết Thôi Xiêm hoặc ít nhất là phạt roi thật nặng. Tuy nhiên, Cao Trừng đã thuyết phục cha thông qua Trần Nguyên Đạt (陳元達, trợ thủ của Cao Hoan) rằng việc trừng phạt Thôi Xiêm sẽ khiến quyền lực của Cao Trừng bị suy yếu, vì thế Cao Hoan đã không bao giờ trừng phạt Thôi Xiêm. Trong các trận chiến sau đó nhằm tranh giành quyền kiểm soát khu vực Hổ Lao và Lạc Dương, cả Vũ Văn Thái và Cao Hoan đều hao tổn lực lượng. Sau khi quân Đông Ngụy chiếm được Hổ Lao trong cùng năm, và Lý thị được đưa đến Nghiệp thành, Cao Trừng đã lập bà làm thiếp.

Năm 544, do tin rằng các quan gồm Tư Mã Tử Như, Tôn Đằng (孫騰), Cao Nhạc và Cao Long Chi (高隆之) đang trở thành những nhân vật có quyền thế lớn và hủ bại, Cao Hoan đã quyết định chuyển giao nhiều trọng trách lớn trong chính quyền của những người này sang cho Cao Trừng. Cao Trừng càng thể hiện sức mạnh của mình khi đối xử một cách hống hách đối với các quan lại đó. Giả dụ như khi Tôn Đằng đến chỗ Cao Trừng và thể hiện sự thiếu tôn trọng, Cao Trừng đã cho lính canh quăng Tôn Đằng xuống nền và đánh người này bằng cán kiếm. Cao Trừng cũng phong trợ thủ Thôi Quý Thư (崔季舒) của mình làm tổng giám cho Hiếu Tĩnh Đế, canh trừng vị hoàng đế bù nhìn này.

Sang năm 544, Cao Trừng muốn dẹp bỏ hủ bại trong chính quyền Đông Ngụy nên đã trao quyền cho Thôi Xiêm và Tống Du Đạo (宋遊道) tiến hành điều tra tội tham ô của các quan lại cao cấp. Cả Thôi Xiêm và Tống Du Đạo đều đưa ra một số lời buộc tội và kết quả là Cao Trừng đã tước bỏ toàn bộ tước hiệu và chức quan của Tư Mã Tử Như và tước bỏ chức quan của Hàm Dương vương Nguyên Thản (元坦). Để thể hiện rằng Thôi Xiêm được trao quyền để tiến hành điều tra, Cao Trừng đã lệnh cho Thôi Xiêm phải cố tình thể hiện sự bất kính với mình ở nơi công cộng mà không phải chịu trừng phạt, do đó các quan lại càng trở nên e sợ Thôi Xiêm.

Cuối năm 546, Cao Hoan lâm bệnh trọng và ông ta đã cho triệu Cao Trừng đến Tấn Dương để giao phó những công việc quan trọng. Vào thời điểm đó, Cao Trừng lo sợ rằng tướng Hầu Cảnh (người trấn thủ các châu ở bờ nam Hoàng Hà) sẽ làm phản, vì thế Cao Hoan đã trao cho kì tử danh sách các quan lại mà ông có thể tin cậy, và chỉ dẫn rằng hãy phái Mộ Dung Thiệu Tông dẫn quân đi đánh Hầu Cảnh nếu người này thật sự làm phản. Cao Hoan qua đời vào mùa xuân năm 547, song do làm theo lời chỉ dẫn của phụ thân, Cao Trừng đã không công khai thông báo về sự việc này; thay vào đó, ông trở về Nghiệp thành, giả bộ rằng Cao Hoan vẫn còn sống.