幼年隨父去馬來西亞讀書，18歲(1935年)高中畢業後去日本留學，在東京第一高等學校就讀，參加過進步學生的文化運動。抗戰開始那年(1937)他回國奔赴延安參加革命工作，曾在延安抗日軍政大學學習並參加中國共產黨。後來任延安總政敵訓隊助教、八路軍縱隊(後改為新四軍三師)政治部敵工幹事、秘書、敵工科副科長、科長等職。解放戰爭時調往東北，任東北民主聯軍二縱隊政治部組織科長、二縱野炮團副政委。民國37年(1948)3月任東北炮兵學校二大隊政委。
建國初，廖一帆曾任東北科學研究所儀器廠廠長和中共中央東北局宣傳部科長。1954年，調中央高等教育部工作，曾任教學指導司副科長、科學研究司副處長。1958年，他任中央教育部研究室研究員。1961～1972年1月，先後任《人民教育》雜誌總編室主任、副總編輯。1966年在“五七”幹校勞動多年。1972年2 月分配到內蒙古醫學院任黨委副書記、副院長。1979年2月，他被借調至中央教育科學研究所，參與《教育研究》雜誌的創辦和領導工作。1982年11月離休以後，廖一帆仍下大力氣為我國教育科學研究事業的發展作貢獻，不但積極參與教育改革和發展的重大問題的學習和研究，而且還翻譯出版了《諾貝爾獎獲獎奧秘》、《人工智慧引起的學習革命》和《信息理論與教育學》等80多萬字的著作。在被選為教科所離休幹部黨支部書記之後，團結同志，帶領大家認真學習建設有中國特色社會主義的理論。他被授予優秀黨務工作者光榮稱號。
1995年2月18日，廖一帆因病醫治無效於北京逝世，終年78歲。
