廖永忠，巢县人，楚国公廖永安之弟。跟随廖永安在巢湖迎接太祖时，年纪最小。太祖问道“：你也想富贵吗？”廖永忠答“：能为明主效力，扫除寇乱，垂名史册，正是我的愿望。”太祖听后称赞不已。廖永忠协助廖永安率水师渡江之后，攻取采石、太平，擒获陈野先，打败蛮子海牙及陈兆先，平定集庆，攻克镇江、常州、池州，征讨江阴海盗，都有功劳。
廖永安在吴地遇害，廖永忠接替兄长之职，任枢密佥院，统领其军。率军进攻赵普胜江营栅栏，收复池州。陈友谅进犯龙江，廖永忠大声呼喊着突入敌阵，诸军紧随其后，大败敌军。随军征讨陈友谅，至安庆，克其水寨，于是攻克安庆。又随军进攻江州，江州城濒临长江，守备甚严。廖永忠揣度城的高度后，在船尾造桥，取名天桥，然后驾船乘风倒行，使天桥与城相接，于是攻克江州。廖永忠晋升为中书省右丞。
廖永忠随军攻下南昌，支援安丰，战于鄱阳湖，突围殊死作战。敌将张定边直冲太祖坐船，常遇春将其射跑。廖永忠驾快船边追边射，张定边身中百余箭，汉兵死伤很多。第二天，廖永忠又与俞通海等驾着七艘满载芦荻的船，乘风纵火，焚烧了敌军楼船数百艘。又率六艘战船深入敌阵搏击，然后迅速绕出，敌军大惊，以为遇到了神兵。又在泾江口拦截陈友谅，陈友谅死去后，廖永忠随军征讨陈理，分兵在四门设立栅栏，又在江中将船只连成长寨，断绝其出入之路，陈理只得投降。廖永忠回京后，太祖将写有“功超群将，智迈雄师”八字的漆牌赐给他，悬于家门外。不久，跟随徐达攻取淮东，张士诚派水师进逼海安，太祖命廖永忠回军水寨抵御，徐达于是攻克淮东诸郡。廖永忠又随军征伐张士诚，攻取德清，进克平江，被授为中书平章政事。
廖永忠随即担任征南副将军，率水师由海路会合汤和，征讨并降服方国珍，进克福州。洪武元年(1368)，兼任同知詹事院事。率军平定闽中诸郡，至延平，击败并俘捉陈友定。随即被授为征南将军，以朱亮祖为副将，由海路攻取广东。廖永忠事先写信给元左丞何真，对他晓以利害。何真马上奉书请降。廖永忠至东莞，何真率领属官出迎。至广州，降服卢左丞。擒获海寇邵宗愚，列举其残暴行径，然后将其斩首，广东百姓十分高兴。廖永忠又迅速传谕九真、日南、朱..、儋耳三十余城，守官纷纷纳印请命。然后进取广西，至梧州，降服元达鲁花赤拜住，浔、柳诸路皆下。又派遣朱亮祖会合杨王景收复未下州郡。廖永忠引兵攻克南宁，降服象州。两广全部平定。廖永忠善于安抚，百姓念其恩德，为其立祠。
第二年九月返回京城，太祖命太子率朝廷百官在龙江迎接慰劳。廖永忠入朝觐见，太祖又命太子送他返回府宅。廖永忠再出任职，安抚泉、漳。三年，随大将军徐达北征，攻克察罕脑儿。回京后，封为德庆侯，年禄一千五百石，并被授予世袭凭证。第二年，廖永忠以征西副将军的身份随汤和率水师伐蜀。汤和驻守大溪口，廖永忠先行。到达旧夔府，击败守将邹兴等兵。进至瞿塘关，这里山峻水急，蜀人铺设铁锁桥，横据关口，船不能前进。廖永忠密派数百人携带干粮水筒，抬着小船翻山渡关，到达上游。蜀山草木繁多，廖永忠下令将士都穿上青蓑衣，在崖石间鱼贯而行。估计已到，便率领精锐出墨叶渡，五更时分，兵分两路攻其水、陆寨。水师都以铁裹住船头，设置火器而前进。黎明时分，蜀人才发觉，派出全部精锐前来抵抗。但此时廖永忠已破其陆寨，会合抬船出江的将士，一并齐发，上下夹攻，大破蜀人，邹兴战死。廖永忠然后焚毁三桥，弄断横江铁索，擒获同佥蒋达等八十余人。飞天张、铁头张等都逃走了，廖永忠于是进入夔府。第二天，汤和才到达，于是与汤和分道前进，相约于重庆会合。廖永忠率水师直捣重庆，驻扎铜锣峡。蜀主明升请降，廖永忠以汤和还未到为由推辞不受。等汤和到达后才接受投降，承旨抚慰。下令严禁侵扰百姓，一士兵拿了百姓七只茄子，立即斩首。又慰抚戴寿、向大亨等的家人，命其子弟携信前往成都招降。戴寿等已被傅友德所败，收到信后，便投降了。蜀地全部平定。太祖写成《平蜀文》表彰其功，其中有“傅一廖二”之语，对廖永忠奖赏甚厚。第二年，廖永忠北征，至和林。六年，督率水师出海追捕倭寇，随即回京。
当初，韩林儿在滁州，太祖派廖永忠前去将他迎回应天，至瓜步时船翻而死，太祖因此归罪廖永忠。到大封功臣时，太祖对诸将说道“：廖永忠在鄱阳湖作战时，忘我抗敌，可谓奇男子。但却派与他要好的儒生窥探朕意，所以封爵时，只封侯而不封为公。”当杨宪为丞相时，廖永忠与他关系密切。杨宪被杀，廖永忠因功大幸免。八年三月，因僭用龙凤等违法之事被赐死，终年五十三岁。
其子廖权，十三年继嗣侯爵，随傅友德征云南，驻守毕节及泸州，应召回京。十七年去世。其子廖镛未能继嗣，而以嫡子为散骑舍人，累升为都督。建文帝时参与商议兵事，宿卫殿廷。与弟廖铭都曾从师于方孝孺。方孝孺死后，廖镛、廖铭收其遗骸，葬于聚宝门外山上。收葬刚完，被人发现，因而被处死刑。其弟廖钺及堂叔指挥佥事廖升都被贬戍边。
当初，廖永忠等归附太祖时，赵庸兄弟也投降，后也因过失而不能封公，与廖永忠相似。