1995年6月18日出生在湖南常德汉寿县的乡镇上的廖孟雪，是家中的独生女。初三那年廖孟雪因为出彩的表现，让来挑选队员的
汉寿县第一中学教练眼前一亮，遂以体育生的身份，将她特招进了学校。阴差阳错下，廖孟雪发现了自己和田径很投缘。度过三年高中后，廖孟雪以田径高手的身份，被保送到了
湖南师范大学。
2018年1月31日，
国家体育总局授予廖孟雪国家级运动健将称号。2018年4月17日，2018年全国田径大奖赛（株洲站）暨青奥会选拔赛，廖孟雪在女子400米决赛中以53秒65的成绩夺冠。5月22日，2018年全国田径大奖赛第四站-重庆站女子100米廖孟雪以11秒88获得第三。6月16日，2018年全国田径冠军赛暨大奖赛总决赛，在贵阳举行的该赛事女子400米决赛中，廖孟雪获得亚军。
2019年2月20日，2019
全国室内田径锦标赛分区赛首站赛事女子200米决赛，廖孟雪以24秒64获得第季军。2月23日，全国室内田径锦标赛分区赛第二站女子60米决赛，廖孟雪以7秒42获得第三。2019年7月11日，2019全国田径锦标赛女子4×400接力决赛，廖孟雪与
何珂、
童曾欢、
陈杏用，夺得接力赛冠军。7月31日，第19届全国大学生田径锦标赛，女子高水平B组200米比赛中廖孟雪以23秒16夺得冠军。8月24日，2019年全国田径冠军赛暨大奖赛总决赛女子400米决赛中，廖孟雪以53秒25获得冠军。
2021年9月20日，2020年全国田径锦标赛廖孟雪以11秒53获得女子100米亚军。2021年9月，廖孟雪获得
第十四届全国运动会女子4x400米接力比赛，由廖孟雪、何珂、黄瑰芬和童曾欢著组成的湖南队，以3分30秒21夺冠。在女子200米比赛中，廖孟雪获女子200米第六名。2022年1月5日，廖孟雪在“2021年奥运会、全运会突出贡献奖”中获三等奖。2023年，“菲普莱杯”全国田径大奖赛（第1站）在广东肇庆落下帷幕，廖孟雪与湖南湘煤田径队的
郭斌、
黄瑰芬、
黄美霞组队获得女子4×100米金牌。
雷畅、廖孟雪、
张嘉琳、
黄美霞、
肖燕、
何珂等人组队获得女子4×400米银牌。
廖孟雪的性别不仅在国内遭到了网友们的质疑，就连俄罗斯卫星通讯社也曾报道过廖孟雪，还发表了一篇题为《中国女子田径运动员被质疑是男儿身》的报道。但是经过国际田联对廖孟雪”性别“的审查，再次证实是女儿身，也找到了造成她与男性十分相似的原因，是因为她的雄性激素分泌超标。