永路四年（1561年）的第4次川中岛会战中，兄长信繁战死，之后成为亲属笔头，担任后方守备和营部守护。‘甲阳军鉴’中写说信廉也担任信玄的替身（影武者），
元龟4年（1573年）信玄在
上洛途中在信浓的驹场病死，为了不动摇军心，武田内部隐藏信玄去世的消息，让面貌和信玄相似的信廉担任信玄替身。
侄子胜赖继承
武田氏以后，视信廉为武田一族的重要人物，因此托付信廉对武田十分重要的
深志城和
高远城，不过，
织田氏立即开始攻打武田氏，
天正10年（1582年）时，信廉遭织田信忠带领的织田军侵略，匆忙撤退，但后来还是被织田军抓到，立刻遭到斩首。享年51岁。墓在
甲府的逍遥院。
信廉在世时十分擅长绘画，除了画父亲信虎和母亲的肖像以外，还剩下许多的画作。信廉之所以有名并非因为“身为武将”的那一面，而是出名在他的美术天分。他的代表作有“信虎画像”（目前收藏在大泉寺）、“
大井夫人画像”（目前收藏在长禅寺）、着铠不动明王画像（目前收藏在惠林寺，相传这幅画的模特儿是信玄）和“渡唐天神画像”（目前收藏在长禅寺），几乎每幅都被指定为重要文化财，加上一些雕刻、绘画作品，可以说是战国时代出名的文化人之一 。