1997年，廖凡毕业于上海戏剧学院。后参演《半生缘》《恋爱的犀牛》等话剧，磨练演技。
2004年，主演电影《绿帽子》，并凭借该片获得第18届新加坡国际电影节最佳男演员奖。
2008年，主演根据王朔同名小说改编的电影《一半是海水一半是火焰》，饰演一位“坏到极致、混到极致”的皮条客，并凭借该片提名第45届台湾电影金马奖最佳男主角奖。
2009年，与刘嘉玲合演电影《用心跳》；同年，出演电视剧《生死线》欧阳山川一角；同年，在电视剧《谍影重重之上海》中饰演阎天。
2010年，参演姜文导演的电影《让子弹飞》，饰演麻匪老三。
2011年，参演电影《建党伟业》，饰演大将军朱德；同年，与张歆艺合作电视剧《风声传奇》，在其中扮演老潘；同年，出演电影《失恋33天》青年陈老师一角。
廖凡参演电视剧作品
2012年，参演成龙导演的电影《十二生肖》，在片中饰演David。
电影《十二生肖》海报
2013年11月，在电视剧《我们这拨人》中饰演王大亮。
2014年2月16日，廖凡凭借《白日焰火》获得第64届柏林国际电影节最佳男演员奖，成为中国内地首位柏林影帝。
2015年出演电影《师父》；7月24日，与汤唯、苏岩主演的爱情喜剧电影《命中注定》上映。
2016年，出演电影《心理罪》。
2018年4月28日，与胡歌、桂纶镁、万茜合作出演由刁亦男执导的电影《南方车站的聚会》在武汉开机；9月21日，与赵涛主演的电影《江湖儿女》上映，在片中饰演男主角斌哥。
2019年4月30日，主演的电影《雪暴》上映，在片中饰演老大。
2020年9月16日，主演的悬疑剧《沉默的真相》播出，在剧中饰演专案组副组长严良。
2021年，参演电影《来都来了》。
2022年1月18日，与陈飞宇主演的冒险悬疑剧《淘金》在爱奇艺播出。
电影《师父》海报
个人写真
