抗日战争爆发后，廖汉生同志任八路军一二〇师三五八旅七一六团副团长、政治委员，率部开赴抗日前线，初战雁门关，切断日军运输线；再战晋西北，收复七城；夜战滑石片，歼灭日军一个大队，有力地支援了晋察冀边区，粉碎了敌人的多路围攻。

1939年初，率部作为一二〇师主力挺进冀中，连战连捷，巩固了冀中抗日根据地。同年4月任由七一六团和冀中部队编成的独立第二旅副政治委员，在部队中积极开展学习红军传统活动，加强正规训练，健全党的组织，提高军政素质，并参加了齐会歼灭战，还代理旅长率部参加陈庄歼灭战。

1940年，重任七一六团政治委员，参加了晋西北夏季反“扫荡”战役和百团大战。

1941年，廖汉生同志到延安八路军军政学院、政治学院学习。

1942年进入中共中央党校学习，参加了延安整风。

1943年任党校第二、第四部组织教育科科长，后任第三五八旅副政治委员。

1944年10月任八路军南下支队第五干部大队政治委员，奉命率部分干部重返洪湖地区开展工作，任新四军第五师第三军分区政治委员兼中共襄南地委书记，巩固、发展了襄南抗日根据地。抗日战争胜利后，他任江汉军区副政治委员、政治委员兼中共江汉区委书记，率部抗击国民党反动派的进攻。

1946年4月调北平军调处执行部工作，不久奉命返回延安。

解放战争开始后，廖汉生同志任晋北野战军副政治委员，参与指挥晋北战役。

1946年11月任晋绥野战军第一纵队政治委员，率部开赴陕甘宁边区，执行保卫党中央、保卫延安、保卫陕甘宁边区的任务。

1947年3月先后担任陕甘宁野战集团军副政治委员、西北野战军第一纵队政治委员，率部参加了延安保卫战，尔后转战陕北，参加了青化砭、羊马河、蟠龙和陇东、三边、榆林、沙家店、清涧等战役。冬季整训期间，他领导第一纵队率先开展“诉苦三查”教育，有力地提高了指战员的阶级觉悟，增进了官兵团结，激发了练兵杀敌积极性。在中央会议和野战军前委会议上，他汇报了部队教育情况，受到中央领导同志和野战军首长的好评。

1948年2月底，在宜川战役中，他率部风雪兼程赶到瓦子街作战地域，顽强阻击敌军主力突围，保证了整个战役全歼敌整编第二十九军的胜利，取得了“西北大捷”。在战略进攻阶段，他率部参加了西府、澄合、荔北、冬季等战役。1949年2月任中国人民解放军第一军政治委员，率部进军大西北，参加陕中、扶眉等战役，9月解放青海，任青海省军政委员会主任。

新中国成立后，廖汉生同志担任陆军第一军政治委员兼青海军区政治委员、中共青海省委副书记、省人民政府副主席，参与领导建立人民政权、剿匪平叛、民族联谊、筑路生产等项工作，为建设人民的新青海作出重要贡献。1952年起历任西北军区政治部主任、副政治委员、党委第五书记，后主持西北军区工作。1954年任国防部副部长。1955年进入解放军军事学院战役系学习。1957年任解放军军事学院院长。1960年1月至1967年1月任北京军区政治委员、党委第三书记、中共华北局书记处书记，带领部队参加抗洪救灾，战胜了河北、天津发生的特大洪水，度过了严重的经济困难时期。他积极推动部队开展大比武，扎扎实实抓基层，全军区涌现出“爱民模范谢臣”、“英雄八连”等一批被国防部命名的英雄集体和个人。他关心部队文化工作，支持军区文艺团体创作、演出了《长征组歌》等一批优秀作品。在林彪鼓吹“突出政治”的情况下，他顶住压力，反对形式主义和空头政治，坚持政治工作必须落到实处，坚持抓好训练和生产工作。

“文化大革命”期间，廖汉生同志受到林彪、“四人帮”反革命集团的迫害，被批斗、关押达5年之久，直到1972年7月经毛泽东主席、周恩来总理亲自批示，才重获自由。

1973年12月重新工作，任军事科学院政治委员。

1975年2月调任南京军区政治委员。他坚决贯彻邓小平、叶剑英同志的指示，贯彻军委扩大会议精神，旗帜鲜明地反对派性，整顿部队，解放干部，恢复、健全党委集体领导下的首长分工负责制和首长集体办公制，与“四人帮”的倒行逆施进行斗争。

1976年10月，他坚决拥护党中央粉碎“四人帮”的决策，并按照中央要求做好有关工作。

1977年8月任中央军委委员。同年9月任南京军区第一政治委员，组织部队开展学习雷锋和“硬骨头六连”活动，为郭兴福及其练兵方法平反，理直气壮地抓训练，开办领导干部理论训练班，深入进行“实践是检验真理的唯一标准”的讨论。

1980年1月，廖汉生同志任沈阳军区第一政治委员。他带领部队学习贯彻党的十一届三中全会以来的路线方针政策，整顿党委班子和领导作风，亲自进行调查研究，深入开展改革开放的教育；他号召政治工作干部坚持“政治工作永远是我军生命线”的优良传统，倡导领导干部要理直气壮地回答干部战士提出的各种现实问题；他深入基层和边防，勉励青年战士树立远大理想和正确的人生观，开展“当兵尽义务最光荣”的讨论；他积极推进培养选拔优秀中青年干部的工作，多次主动要求从领导岗位上退下来。

1983年至1993年，廖汉生同志担任第六、七届全国人大常委会副委员长，并兼任全国人大外事委员会主任委员。在全国人大工作期间，他认真学习宪法和法律，深入开展调查研究，积极参加对普法工作和法律实施工作情况的调研和视察，潜心研究代表联络工作，提出了许多有价值的意见和建议，为坚持和完善人民代表大会制度、加强民主法制建设作出了积极贡献。在兼任全国人大外事委员会主任委员的5年中，他积极推进全国人大与外国议会之间的交往和联系，为增进全国人大与外国议会之间的了解和友谊，维护祖国尊严，做了大量工作。他还曾兼任中央爱国卫生运动委员会主任委员，大力推进农村改水工作，关注除害防病工作，开展健康教育，取得了很大成效。

廖汉生同志是中国共产党的七大代表，中共第八届中央候补委员，第十一、十二届中央委员，党的十三、十四大代表，党的十五、十六大特邀代表，第一、三、四、五、六、七届全国人大代表，第一、二、三届国防委员会委员。1955年被授予中将军衔。曾荣获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章，1988年被授予一级红星功勋荣誉章。

2006年10月5日6时30分，廖汉生同志因病医治无效，在北京逝世，享年95岁。

2021年11月29日，廖汉生同志夫人白林同志，在京逝世，享年99岁。

廖汉生同志入党70余年，始终坚持共产主义理想信念，具有坚强的党性，无论是在艰苦的战争年代还是社会主义建设时期，无论是在顺境还是逆境，他都坚贞不渝，矢志不移。他努力学习马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想，坚决贯彻党的十一届三中全会以来的路线方针政策，坚决拥护以江泽民同志为核心的党的第三代中央领导集体，坚决拥护以胡锦涛同志为总书记的党中央，对我国的改革开放和社会主义现代化建设事业充满信心。

廖汉生同志从事军队政治工作50年，致力于我军的革命化、现代化和正规化建设，积累了丰富的经验。他联系实际，深入进行革命理想教育、艰苦奋斗教育、光荣传统教育。他以身作则，身体力行；崇尚实事求是，反对弄虚作假和形式主义；性格直率，为人坦诚，办事公道，不徇私情；治军严格，铁面无私，关心战士，爱护部属；严于律己，不谋私利，艰苦朴素，廉洁奉公；热爱人民，情系老区，关心家乡发展建设。他严格要求子女亲属和身边工作人员，始终保持着一名老共产党员和老红军战士的本色。

廖汉生同志的一生，是革命的一生，战斗的一生，全心全意为人民服务的一生，赤胆忠心为共产主义事业奋斗的一生。他把毕生精力献给了中国革命和社会主义建设事业，作出了卓越的贡献，立下了不朽的功勋。他的革命业绩将永载史册。（《廖汉生同志生平》）