姚思廉，字简之，雍州万年人。父亲姚察，在陈代做过吏部尚书，入隋历任太子内舍人、秘书丞、北绛公，学问兼及儒学和史学，在隋、陈二代地位显要。陈亡后，姚察从吴兴迁到关中。姚思廉年少时就随父亲学习汉代历史著作，能完全继承家传的史学，勤学寡欲，从不过问家人产业方面的事。在陈朝任扬州主簿，入隋后任汉王府参军，因居父丧辞去官职。当初，姚察在陈代时曾撰修梁、陈二史，没有完成就去世了，临终时嘱咐思廉继续完成撰修梁、陈二史的遗志。接着思廉的母亲去世，他在坟墓旁结庐居丧，人愈加羸弱瘦削。居丧期满，任河间郡司法书佐。思廉上表陈述其父遗言，隋炀帝下诏准许他继承父志续撰梁史、陈史。后来炀帝又令思廉与起居舍人崔祖浚撰修《区宇图志》。
隋末，思廉任代王杨侑的侍读，适逢义军攻克京城，杨侑的府僚惊骇得各自奔逃，只有思廉侍奉代王，不离代王左右。义兵攻打进来准备上殿时，思廉挺身而出，厉声对他们说：“唐公起义兵，本来是为了匡正隋朝的王室，你们不得对代王无礼！”士兵们被他大义凛然的话说服了，于是列阵在大殿阶下。唐高祖听说这事，认为姚思廉的行为合乎义理，允许他扶代王到顺阳阁下，思廉拜泣而去。
看的人都感叹地说“：是个忠烈之士啊！仁者有勇，就是说的这样的人啊！”
唐高祖李渊接受禅让建立唐朝，授思廉为秦王府文学官。后来太宗征伐徐圆朗，思廉当时在洛阳，太宗曾随口谈到隋代灭亡的事，感慨地赞叹说：“姚思廉不怕杀头，保护君主表现了忠君大节，与古人相比，也相差不了什么！”因此赠给他绸帛三百段，信上说：“念及节义之风，所以有这些赠物。”不久提升思廉为文学馆学士。太宗被立为太子，思廉升任太子洗马。
贞观初，思廉升任著作郎、弘文馆学士。画他的肖像并将它列在《十八学士图》中，命文学褚亮为他的肖像写赞语，说“：志苦精励，纪言实录。临危殉义，余风励俗。”贞观三年(629)，思廉又受诏与秘书监魏征同撰梁、陈二史，思廉又吸取谢炅等诸家梁史著述成果，续成父书，并推求研究陈史，参考傅纟宰、顾野王所修的旧史，删削补充，撰成《梁书》五十卷、《陈书》三十卷。魏征虽然裁决写定《梁书》、《陈书》的总论，这二书编次删削，都是思廉的功劳，太宗赐给他彩绢五百段，并升任他为通直散骑常侍。
思廉因为是藩王府的旧属，深受礼遇，政事上的得失，太宗常让他私下密奏其意见，思廉也能直言无隐。有次太宗准备到九成宫游玩，思廉进谏说：“到离宫去游乐，是秦始皇、汉武帝的行为，本来不是尧、舜、禹、汤那些圣明君主的行为。”言语非常恳切，尖锐。太宗解释说：“朕有气病，天热病就马上加剧，本来不是生性喜好游乐玩赏。”因此赐给思廉帛五十匹。贞观九年(635)，拜思廉为散骑常侍，赐爵丰城县男。贞观十一年(637)思廉去世，太宗深切悼念惋惜他，停止上朝一天，赠给他太常卿的封号，谥号康，赐葬地于昭陵。