1997年畢業(yè)于上海戲劇學(xué)院表演本科，現(xiàn)任中國國家話劇院演員，參加多部電視劇拍攝，包括《北京深秋的故事》、《將愛情進(jìn)行到底》、《像霧像雨又像風(fēng)》《風(fēng)吹云動(dòng)星不動(dòng)》等名劇，并多次出前衛(wèi)話劇，有《思凡》、《死無葬身之地》、《關(guān)于家情歸宿的最新觀念》、《戀愛中的犀?！?、《半生緣》等。2004年在阿甘導(dǎo)演的《天黑請閉眼》中出演主要角色，也是他第一次在大銀幕擔(dān)任主要角色。2006年他又出現(xiàn)在張一白導(dǎo)演的《好奇害死貓》中，扮演保安奮斗，接下來又出現(xiàn)在張揚(yáng)作品《落葉歸根》中。
2007年出演馮小剛的《集結(jié)號》。08年的電影作品是《一半海水一半火焰》，電視劇作品是《相思樹》。 從早年的偶像劇《將愛情進(jìn)行到底》到后來趙寶剛、劉心剛等執(zhí)導(dǎo)的大戲《別了，溫哥華》、《像霧像雨又像風(fēng)》、《好想好想談戀愛》等中，廖凡都是個(gè)少不了的“小花臉”，既襯托了主角陳坤、陸毅、李亞鵬等小生，也憑借自己頑強(qiáng)的“小打小鬧”精神讓觀眾接受并喜愛。在話劇舞臺上，廖凡是頂梁柱，《半生緣》、《戀愛的犀?！?、《關(guān)于愛情歸宿的最新觀念》等話劇，都留下了廖凡的身影。 廖凡憑借電影《一半海水一半火焰》中出色表現(xiàn)而獲得2008金馬獎(jiǎng)最佳男主角提名，被臺灣媒體譽(yù)為本屆影帝之爭的最大黑馬。他在臺灣出席了金馬頒獎(jiǎng)典禮，達(dá)成了廖凡舊時(shí)心愿。
2009年，與劉嘉玲合演電影《用心跳》。同年出演電視劇《生死線》歐陽山川一角，飾演電視劇《諜影重重之上?！烽愄?。
2010年，參演姜文導(dǎo)演的電影《讓子彈飛》，飾演麻匪老三。
2011年，廖凡參演電影《建黨偉業(yè)》，飾演大將軍朱德。 ?同年與張歆藝一道出演電視劇《風(fēng)聲傳奇》，在其中扮演潘。出演電影《失戀33天》青年陳老師一角。
2012年，參演成龍導(dǎo)演的電影《十二生肖》，在其中飾演David。
2013年11月，在電視劇《我們這撥人》扮演王大亮。
2014年2月16日凌晨，廖凡憑借《白日焰火》獲第64屆柏林電影節(jié)最佳男演員獎(jiǎng)。
2015年出演電影《師父》? 。同時(shí)與湯唯、蘇巖主演的愛情喜劇電影《命中注定》將于7月24日上映。?
2016年，出演電影《心理罪》
