廖世承的一生是献身教育、创造业绩的一生。他创立、丰富和发展了我国教育心理科学、中学教育和高等师范教育的理论和实践，办出了中国一流水平的学校。所以，廖世承在中外教育界享有盛誉并被载入教育史册。
廖世承在整整半个世纪的教育生涯中，从我国国情出发，创造性地学习接受西方先进的教育理论和方法，善于研究实际问题，由实际上升到理论，形成了较系统、较完整的教育思想。1992年人民教育出版社出版的《廖世承教育论著选》较集中地体现了他的教育思想以及办好学校的方法。
百年大计，教育为本
廖世承在1915年清华学校毕业时，不顾亲朋好友的劝阻或反对，坚定地选择出国攻读教育学与心理学，立志终身搞教育。在办教育过程中，他对教育的力量和作用的认识逐渐加深。早在20世纪20年代初，他在《电报》上撰文，说“教育与社会，息息相关；有良好之教育，而无良好之社会，则成效难睹，有良好之社会，而无良好之教育，则振兴不易”。教育与社会不可分离，与社会里各行各业的发展更是密切相关。他说：“一个国家军备的优劣，财富的盈亏，政治的消长，实业的盛衰，文化的升降，直接间接都和教育有关。”如果教育不发展，公民的基本训练如果不充分，就难担当起建设新社会的重任。当我们的青年受了较好的教育之后，“有强健的体格，知道性的卫生；读书明理，有丰富的常识、应用的技能，并能随时运用思想，研究高深的学理，意志坚强，不怕危难，责任分明，不执我见，服从团体的命令，遵守公众的纪律。各个青年，都有革新社会的精神，抱着复兴民族的决心”，就能担当起建设新社会的重任，推进社会向前发展。
廖世承通过研究中外教育发展的历史和现状得出“教育为百年之大计，立国之根本的认识。”那么，教育的力量和作用具体表现在哪些方面呢？廖世承认为：第一，教育是关系到千百万儿童和青年的幸福，关系整个民族的兴隆的事业，推动社会进步的重要力量。第二，教育事业是永久的事业，教育问题是永久的问题，此事业和此问题当随时进行，随时解决，并适应时势和相机利导。教育事业兴旺是社会进步的征象。第三，青年是人生最重要最宝贵的时期，不论德育、智育、体育，都应在这个时候树立基础。打好了这个基础，对于社会有充分的贡献，对于环境能随时适应。第四，教育工作是国家建设的基础工作，师范教育是基础工作的基础。所以，教育的好坏关系到整个社会主义建设，是改造旧社会和建设新社会的有力工具。第五，教育最伟大的力量在训练精神，确立为大多数人民增加幸福的中心信仰。有了中心信仰就可以发生永久的影响，能运用智慧、思想达到中心信仰的目的。
以人为本，因材施教
廖世承教学思想一个鲜明的特点，就是处处为学生着想，注重发展学生的个性。
廖世承认为要学生学，必须鼓励学生，引导学生，使学生处在学习的情景之下。传统的教师喜欢带学生走路，所以学生自己用不着认识路径。新时代的教师要使学生在行动时运用思想，领他到十字路口，听他自己去决定往东或在西。他指出，“由此我们得到一个教学定义，即教学是刺激、指导、支配或鼓励学习的一种历程。”教学在开学习的先声，供给学习的机会。如何指导、鼓励和支配学生的学习呢？廖世承认为，第一须知学习的性质和历程。换句话说，他对于教育心理学须有相当的研究，对于教学工作须有实地练习；了解学习的人；教师须知道教材的组织和应用的工具。因此，采用任何方法，当先问教育的目的是什么，何种方法能达到我们的目的？只要达到目的，就是好方法。所以方法不能拘泥，要因时、因地、因人而施。
廖世承认为，教学是非常复杂的事情，需要高等智慧、能力、灵敏、人格和训练。教学的标准不重在学生所得的分数而在于学习结果。他认为好的教学需合乎下列几条标准：好的教学在教材和目的方面均须有教育的意义；好的教学须让学生有自行发表的机会；好的教学应引导学生根据自己的经验考虑各项问题，教师须注意课本以外的资料，使教材与学生的生活发生关系；好的教学在于使课室变成好的实验室，教师不重虚空的理论，处处以实用为前提，常鼓励学生自行尝试探求理论；好的教学在于能帮助学生放弃个人的私见，了解人生的真意义，得到人生的真快乐；好的教学在于促进学生有系统地生活，使他们追忆过去、批评现在、预计将来。
廖世承还通过古今中外教学的研究，认为教学必须适应个性，实行因材施教。他指出，现在的教师，病在教学科，不教学生；教整个的班，不教张某李某单独的个人；教数目，不教千变万化的活人。教学科易，教学生难；在整个的班上，教张某李某单独的个人更难；教千变万化的活人尤难。教师要做到会教学生，又会教单独的、变化着的个人，确实不易，需要花一番功夫了解掌握学生的个性。只有这样，才能适应个性，使各个人都能发现他自己的长处。廖世承说：“有人说得好：解放富于创造性的青年就能创造个新的世界。惭愧，我们办学的人，不能努力解放青年的天才，一天到晚的工作，在制造一个呆板的模型，束缚一般能力不同、志趣不同的青年。这里边不知埋没了多少天才，浪费了多少精力。我们只晓得修改课程，编辑教材，督促学生抱了课本念书，不知道帮助获得良善的生活。良善的生活，须有应付现实的才能，服务社会的志愿，受人尊敬的品性，积极参加各种生活的兴趣。”廖世承为了解决教育上这一困难的问题，还与其他教师一起创建了心理实验室，积极开展教育测验和心理测验，取得了重要成果，使鉴别个性、适应个性有了科学的方法。
科学实验，善于创新
廖世承所学的教育心理学科是一门实验科学，当他从教后，就积极投身于教育科学实验。他认为，现时的教育理论及设施，均建立在科学的基础上，所以科学的实验，当尽力提倡。廖世承是我国教育实验的倡导者、实践者，他的教育实验思想及其业绩已载入中国教育史册。
廖世承指出，教育面对的是人，是千变万变的活人。在施教的历程中，有若干问题需要我们实验，需要我们精密的估计，否则真变成盲行育动了。例如，在改善儿童和青年的行为方面，须考察儿童和青年的个性，有“问题儿童”发现，须用科学施以诊断，追溯病态的远因和近因，再假设治疗的方案，步步试验，至成功为止。又如教育效能问题，就须明了儿童的天赋能力以及其他各种可以影响教育效能的因素，通过用科学方法测验和统计，借助于教育学、哲学、社会学、心理学、生理学诸知识，可较为科学地评论教育效能。这可以减少教育的浪费，可以鼓励学生向前迈进，可以比较教师教学成绩，可以使从事教育的人有一个准绳，可以淘汰不良好的学校，提高教育的效率。再如，在改进方法和变更学制方面，关于行政管理问题、处置事务问题、校舍建筑问题、训导问题、编制课程问题、教材问题、教法问题、计分问题、课外作业问题，以及学制修正问题，一切均须我们用实验的方法，分别探讨，努力解决。由于教育对象是千变万化的青年，所以一切措施不易有固定的方式，必须继续研究、改进。
廖世承说，在中国，“每逢一种新学说或新主张发生时，几有全国风靡之时，此种现象，一方面表示革新精神，殊可为中国前途庆，但一方面无实验结果以为其基础，实难持久。因此，不久郎生厌倦之心，致引起怀疑者之反对，而另一种新学说即随之而起”。这种人云亦云，缺乏实地研究精神，全凭臆变的做法，不利于教育问题的解决，也难以收到实效。唯有依据科学方法，从实地做去，试验我们的计划合不合，试验我们的理想对不对，如实验有效，然后再谋推广。例如对“六三三”学制，他主张“最力”。当时持赞成与反对两种意见，如何说服人？他通过东大附中的实践和对国外学制的研究，又去济南、武汉等地调查，全面分析两种对立的意见，提出了自己的主张。他说：“六三三”学制是顺应时代潮流的，也符合青少年个性发展的，利多弊少，它既可使各段育教相衔接又可顾全升学与职业两种。他坚决主张中学以“六三三”学制为原则，采用选科制和分科制，并在东大附中认真加以实施，从而有力地推动了我国的学制改革和课程改革。
他还运用科学理论和方法改进教育。廖世承认为教育有其本身规律，又受社会政治经济制约。要办好教育非搞实验不可，教搞好实验，创新教育，非运用科学理论和方法不可。廖世承说，教育事业应该积极的研究，须有勇于创新的精神。对此，应把“成败置之度外，劳怨在所不计，奋斗坚持，以贯彻一己之主张为目的”。要改进教育，勇于创新，必须掌握教育原理和方法，“倘使办学的人，对于原理，不能彻底的了解，他的设施，一定不易上轨道。”他为了解决学生入学考试、升级留级、分组教学、鉴别智力与能力等问题，运用科学原理改进教育。他主持用智力测验法测验投考的学生和在校学生，编制了初、高中用的各科测验，并通过实践上升为理论，与陈鹤琴一起编著了《智力测验法》、《测验概要》两书。这些测验原理和方法使解决上述问题有了一个依据和标准。