1907年1月16日,出生于江苏省一个军人家庭。后全家迁回湖南。1919年,进入长沙县立高小读书。在湖南省立一师附小完成小学学业。1922年,进入长沙师范学校学习,后求学于上海艺术大学文学系。1927年,前往上海艺术大学文学系当旁听生,并在《南国月刊》等杂志上发表了《燕子矶的鬼》等戏剧小说作品。
1928年,前往武汉任《革命军日报》副刊编辑。1930年,加入中国共产党,任团沪中区书业支部书记、团沪中区委宣传部长。1932年,党组织调廖沫沙到《远东日报》任编辑,并开始杂文创作。1934年,加入中国左翼作家联盟。从1930年到1934年,廖沫沙曾三次被捕,始终坚贞不屈。1936年夏,经营救出狱。
1937年抗日战争全面爆发后,随同田汉、阳翰笙、袁牧之等到武汉编辑期刊——《抗战戏剧》。1938年,参加田汉在湖南创办的《抗战日报》编辑工作。1939年,参加郭沫若、夏衍在桂林主办的《救亡日报》编辑工作。1941年“皖南事变”后,前往香港任《华商报》晚刊编辑部主任,太平洋战争发生后,《华商报》停刊。1942年,前往重庆任《新华日报》编辑部主任。1945年抗日战争胜利后,前往香港,复刊《华商报》,任副总编辑兼主笔,兼任中共港澳工作委员会委员、报委书记。1948年,任香港新民主出版社总编辑;同年,与《华商报》记者陈海云结婚。
1949年6月,廖沫沙奉调来北平,先后任市委委员、宣传部长、教育部长、统战部长、市政协副主席,全国政协委员等职务;同年,由三联书店出版抗日战争时期所写的历史小说集《鹿马传》。
1961年9月,北京市委刊物《前线》为廖沫沙、邓拓和吴晗开设《三家村札记》杂文专栏,三人轮流撰稿,吴晗出“吴”字,邓拓出“南”字(笔名“马南邨”),廖沫沙出“星”(笔名“繁星”),统一署名“吴南星”。1962年5月4日,《人民日报》为廖沫沙和夏衍等人开辟《长短录》杂文专栏;10月,出版杂文集《分阴集》;同年,加入中国作家协会。
1966年5月,廖沫沙与邓拓、吴晗三人被林彪、“四人帮”反党反革命集团诬蔑为“三家村反党集团”,遭到残酷迫害,连续遭受批斗。1968年初至1975年,被关押8年,关押期间,在狱中用烟盒作纸、火柴当笔写诗,后结集出版,名《余烬集》。1975年6月1日,被押往江西分宜县芳山林场劳动改造。
1979年初,平反昭雪,后继续潜心创作,整理大量旧作;同年11月13日,在《北京日报》上发表《重看〈海瑞罢官〉杂感》一文。1980年12月12日,以证人身份出席江青的第五次庭审特别法庭,指证江青伙同康生、谢富治等人在“文革”期间诬陷迫害老干部的犯罪事实。1986年,出版《廖沫沙文集》。
1990年12月27日,因病在北京逝世,享年83岁。1994年,出版记录廖沫沙在“文革”期间检查交代材料的文集《瓮中杂俎》
《燕子矶的鬼》1927年戏剧小说
《鹿马传》1949年历史小说集
《分阴集》1962年10月杂文集
《余烬集》1979年诗集
《三家村札记》1979年杂文集
《纸上谈兵录》1984年军事评论集
《廖沫沙杂文集》1984年杂文集
《廖沫沙文集》四卷1986年文集
《瓮中杂俎》1994年文集
廖沫沙在党的新闻、思想、文化战线上战斗了半个多世纪,是一位为坚持真理而献身的优秀的共产主义文化战士,一生以犀利的笔锋为党战斗的著名杂文作家和马克恩主义思想卫士。他所撰写的杂文、散文、论文等在社会上产生了重大的影响;廖沫沙的一生,是为党和人民无私奉献的一生。他清正廉洁、克已奉公,不为索取、只求奉献。在晚年,他多次告嘱家属,在他去世后丧事一定从简,不发讣告,不开追悼会,不搞遗体告别,不留存骨灰,体现了一个马克思主义者的彻底唯物主义精神。(新华通讯社评)
廖沫沙讴歌社会主义的新人新事,抨击给人民事业造成损害的弊端和积习,赞美民族的优良传统,呼唤和创造滋润万物生长的和风细雨,受到广大读者的喜爱和欢迎。(《新闻午报》评)