义长老教会传教士陈有成的妹妹，毕业于台南市长荣女子中学，是具备现代知识的女子。廖家受重视子女教育，两代之间，出了六位博士，传为美谈，家势蒸蒸日上，成为西螺望族。廖文毅在家中排行老三。其大哥廖温仁（1893年－1936年），为医学家、医史学家。其二哥廖文奎（1905年－1952年），为政治哲学家。廖文毅于1925年从公学校第一名毕业后，进入淡水中学，只就读一年，就转至日本同志社中学，立志成为文学作家，但受二哥的劝导，改变初衷，于1928年进入南京的金陵大学工学院机械科。1932年，赴美就读密西根大学，