1938年3月，報考武昌戰(zhàn)時工作干部訓練團。結(jié)業(yè)后，被分至九戰(zhàn)區(qū)十八軍一九九師五九六團二營五連任少尉排長。1939年，參加長沙戰(zhàn)役后，隨軍進川整編，路過宜昌遇周華艇，告以三姐患病，囑廖請假探望。廖給三姐去就說：“三姐患病，我應看望，國難當頭，弟應為國家效命。不能離隊，請原諒！”不久接到父親廖遵矩的信說：“你是國家子孫，要為敵抗戰(zhàn)，大丈夫于疆場，是其幸也！望你不要過問家事，一心為國服務。”入川后，廖被選往十八軍軍官隊第一期受訓。3月畢業(yè)。留隊任區(qū)隊長，后調(diào)原五連任中尉排長。1940年夏，日軍西犯宜昌，一九九師防守南津關(guān)，五九六團二營第五連防守小集塔。布防剛定，日軍驟至。連長負重傷就醫(yī)，廖周義代理連長。6月17日上午，日軍圍攻小集塔，激戰(zhàn)半日，全連士兵傷亡過半。廖周義以負傷之軀，強忍劇痛，指揮戰(zhàn)士與日軍奮戰(zhàn)。左右勸其撤退，義說：“你我奉命守此地，當與陣地共存亡。”兩軍血戰(zhàn)肉搏，終因寡懸殊，全連官兵壯烈犧牲，廖周義以身殉國，是年18歲。