1941年5月，他和旅長羅忠毅率16旅46團(tuán),、47團(tuán)回師茅山地區(qū),，經(jīng)浴血奮戰(zhàn)，終于恢復(fù)和鞏固了茅山抗日根據(jù)地。10月,，他和旅長羅忠毅率旅部及中共蘇皖區(qū)委機(jī)關(guān)駐江蘇省溧陽縣塘馬村一帶。

1941年11月27日深夜,，日軍集中步,、騎、炮聯(lián)合兵種共3000余人,，對(duì)16旅駐地江蘇溧陽塘馬村發(fā)動(dòng)突然襲擊,。廖海濤組織旅部及中共蘇皖區(qū)黨委機(jī)關(guān)轉(zhuǎn)移，率部對(duì)敵阻擊,，掩護(hù)機(jī)關(guān)人員突圍,，打退日軍多次瘋狂進(jìn)攻。戰(zhàn)斗從28日凌晨一直堅(jiān)持到中午,，斃傷日,、偽軍300多名。廖海濤身陷重圍,，腹部中彈,，仍然手捂?zhèn)诶^續(xù)指揮戰(zhàn)斗，最終因傷勢(shì)過重壯烈犧牲,，年僅32歲,。

廖海濤烈士的故鄉(xiāng)上杭縣是中央蘇區(qū)的重要組成部分。近年來,，上杭縣高度重視保護(hù)紅色文化,，將紅色旅游與歷史文化遺產(chǎn)利用保護(hù)、革命老區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,、現(xiàn)代旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合起來,，實(shí)施了古田會(huì)議舊址群維修保護(hù)、毛澤東才溪鄉(xiāng)調(diào)查舊址維修和紀(jì)念館擴(kuò)建,、將軍和名人故居維修保護(hù)等工程,，產(chǎn)生了良好的政治、社會(huì)影響,。