1892年4月15日出生于广东罗定一个贫苦农民家庭。
9岁，蔡廷锴到邻村的书馆入学读书。母亲突然去世，仅上了3年学的蔡廷锴被迫辍读。
13岁的蔡廷锴过早地担起生活的重担。忙时他和姐姐种地，闲时他和父亲学裁缝。生活的磨难，练就蔡廷锴倔犟的性格和健壮的体魄。随着年龄的增长，蔡廷锴的眼界越来越宽了，外国列强对中国的欺侮，清政府的割地赔款、丧权辱国常使他愤恨不已。一本《三国演义》蔡廷锴看了又看，爱不释手。他相信自己有一天会像赵子龙那样驰骋疆场杀敌报国。 1908年9月，蔡廷锴与本地农家女彭惠芳结婚。
1910年，新军来到了罗定县，蔡廷锴瞒着父亲、妻子，以外出替人裁缝衣服为借口，加入新军。
蔡廷锴先后4次投军都时间不长就被迫离去，1918年到李耀汉肇军的陈铭枢营当排长。1919年肇军解体，陈铭枢营改属于护国军林虎部，蔡被选入护国第二军陆军讲武堂学习一年。
1920年，蔡廷锴所在部队编入护国军第二军陈铭枢营，同年8月入该军武堂学习，翌年9月毕业。1922年蔡廷锴转任粤军第一师第三营第十一连连长，并由陈铭枢介绍加入中国国民党。同年5月，参加第一次北伐，在江西率全连日行军50多公里，攻占信丰城，获记功一次。1924年，应孙中山大本营补充团一营长邓世增所邀，任该营连长。同年，率部到郁南县都城镇平定桂军刘玉山、陈天太部叛乱。不久，接任邓世增的营长职务。1925年，参加第一次东征及平定刘震寰、杨希闵叛军的战斗。10月，率部在开平县单水口与数倍已的邓本殷叛军激战3昼夜，缴获敌枪千余枝。1926年7月，升任第四军十师二十八团上校团长。10月，率部北伐，参加围攻武昌的战斗，最先攻入武昌城宾阳门。年底任第十一军二十四师少将副师长。次年春，升任该师师长。
1927年7月，蔡廷锴所部拨归叶挺将军指挥。8月，参加中国共产党领导的南昌起义。不久脱离起义队伍。1928年，奉调海南岛“围剿”琼崖红军。其间也参与当地剿匪。
1930年5月，中原大战爆发，蔡廷锴率部助蒋作战，立下战功。蒋介石扩编蔡廷锴、蒋光鼐两师为19路军，任命蒋光鼐为19路军总指挥，蔡廷锴为19路军军长，并颁奖100万元，特奖蔡廷锴本人数万元，二等宝鼎章。1930年8月，南京国民政府决定成立十九路军，任命蔡廷锴为副总指挥兼军长。
1930年底，蔡廷锴奉命参加对中央苏区的“围剿”。部队行至赣州，蔡廷锴回想起北伐时驻军于此，于是亲往四军烈士陵园致祭。到了兴国，蔡廷锴看到村民一齐躲避，与北伐时民众对他们的态度大不一样，深感痛心。1931年初，19路军入江西，参加对中央苏区的第二、三次“围剿”，8月在高兴圩的战役中，19路军和红军打的两败俱伤，蔡廷锴本人亲率手枪营反击才打退红军围攻。
1931年11月，十九路军奉命调防京沪沿线担负警卫。次年1月下旬，日军图谋侵占上海，要十九路军后撤15公里。国民党当局拟同意日方的要求，并派军政部长何应钦理沪向蔡廷锴转达。蔡当即表示拒绝。他反复申明：上海是中国领土，十九路军是中国连队，有权保卫上海。如果日军胆敢来犯，我军决心迎头痛击。1月28日，日本侵略军悍然进攻上海。蔡廷锴下令反击，并同获蒋光鼐和戴戟联名通电全国，表示“尺地寸草，不能放弃”的决心。不久，又赋诗一首表明意志：“戎马倥偬到此间，身心劳瘁任艰难，家书两载叮咛寄，不扫倭寇誓不还”。
当时，十九路军与随后到达的第五军只有4万余人，以轻武器为主。蔡廷锴率十九路军，与装备有飞机、军舰、坦克的六七万日本侵略军血战33天，迫使日军四度易帅，死伤万余人，也无法攻占上海。蔡廷锴从此深得全国人民和海外华侨、港澳同胞的拥护和爱戴，被誉为“一代名将”、“抗日民族英雄”。战后获南京国民政府授予青天白日勋章。
1932年5月5日，南京国民政府同日本签订《淞沪停战协议》，把十九路军调到福建“围剿”工农红军。8月，蔡升任第十九路军总指挥。12月底，任福建绥靖公署主任。在“围剿”红军的战斗中，蔡部屡遭惨败。蔡廷锴、蒋光鼐为十九路前途起见，多次主动和中国共产党联系，最后与红军达成停战协议。
1933年11月20日，蔡廷锴与李济深、陈铭枢、蒋光鼐等人在福建成立中华共和国人民革命政府。蔡任中央委员、军事委员会委员、人民革命军第一方面军总司令兼十九路军总指挥。仅两个月，福建人民政府失败，蔡廷锴出洋游历。所到之处，积极宣传抗日救国，控诉日本侵华罪行，抨击南京政府的不抵抗政策，深受海外华侨和外国友人的欢迎。
1935年4月，蔡廷锴回到香港。为继续抗日反蒋，他与李济深、陈铭枢、蒋光鼐组织中华民族革命大同盟，宗旨是：推翻汉奸政府，树立人民政权，联合各党各派一致团结实行抗日。为宣传这一主张，他们集资扩充《大众报》。在他们的努力下，《大众报》很受民众的欢迎，销售量极大。
1936年两广“六·一事变”爆发，李宗仁、白崇禧打起抗日的旗号反对蒋介石，派李任仁请蔡廷锴入桂。蔡廷锴为抗日大计，将19路军公积金数十万交桂当局成立谢鼎新独立团，并决定不计成败入桂。7月蔡廷锴带区寿年、李盛宗抵南宁，在李宗仁、白崇禧的支持下，重建19路军。然而不久，李、白与蒋介石言和，征求蔡廷锴的意见，蔡坦然地说：“如果大家确有诚意和平，息争一致抗日，我极表同情。但未实行抗日前，我个人为贯彻主张起见，即解除兵柄，返港休息。吾人为革命抗日而来，绝不会有做官之念。”在离桂时，蔡留下一封信请人转交李、白，信中说，19路军缩编成一两个师，归广西部队建制。
1937年5月，蔡廷锴再次出游南洋。行至菲律宾惊悉“七七事变”，为参加抗日立即回国。9月1日，蒋介石召见蔡廷锴，委任蔡为大本营特任参议官。 9月17日，蔡廷锴夫人彭惠芳在香港逝世，蔡非常悲痛，深感“妻虽一田间出身之乡下女子，但深知人情世故，对于家务处理，照顾儿女，与及人情客往”，是生活中不可缺少的贤内助。10月19日蒋介石在南京再次召见蔡廷锴，说：“你已休养数年，等我到汉口命你带兵。”在返回住地的路上，蔡所乘之车被撞，蔡廷锴左腿负伤，回香港住进玛丽医院治疗。
1938年，广州沦陷后，蔡廷锴被推举为广东民众抗日自卫团统率委员、常务委员，负责指挥西江南路团队。 1939年，蒋介石起用蔡廷锴任第16集团军副总司令。不久，接任总司令。7月，蔡廷锴与罗西欧女士结婚。10月蔡调任第26集团军总司令。 1940年，蔡廷锴率部参加了著名的昆仑关战役，蔡任东路总指挥。战后，第26集团军奉命改编为粤桂边区总司令部，蔡廷锴任总司令。原属蔡廷锴管辖的93师，奉命调武鸣归建制。蔡除南路游击队外，已成无兵总司令。他深知有人为19路军抗日反蒋之事在报复他，因此，多次提出辞职。蒋介石借机照准。蔡廷锴以上将参议官的名义闲居桂林。桂林将陷，蔡又回家乡居住，直至日本投降。
“九一八”事变爆发。蔡廷锴在赣州率部誓师，要求抗日，反对内战。他率十九路军驻防上海后，日本海军陆战队不断向上海增兵，并进一步制造事端。1932年1月22日，日本领事村井向中方提出无理要求，要十九路军后撤30公里，蔡廷锴坚决不允，军政部长何应钦来沪与蔡面谈。蔡廷锴说，驻地是我国领土，撤退殊无理由。政府要撤，请不限于敌方要求，调我全军离开京沪路，我当绝对服从。
1月23日，蔡廷锴与蒋光鼐在上海召开了十九路军营以上干部会议，做出了坚决抵抗日军决定，并作了具体部署。24日，蔡廷锴又到苏州召开十九路军驻苏高级将领紧急会议，宣布抗战决心，并让全军做好准备。
1月28日夜，日本悍然向闸北一带进攻，十九路军立即奋起抵抗，震惊中外的“一·二八”事变爆发。1月29日，蒋光鼐、蔡廷锴等人向全国发出通电，表示守土有责，尺地寸草，不能放弃，为救国保家而抗日，虽牺牲至一卒一弹，绝不退缩。
十九路军全军官兵在广大群众的鼓舞、支援下，爱国热情空前高涨，坚守阵地，不断击退日军的猖狂进攻。蔡廷锴以大无畏的胆略，在枪林弹雨中亲临前线督战，激励士气。
“一·二八”淞沪抗战后，蒋介石将十九路军调到福建。蔡廷锴等率十九路军入闽后，在蒋介石的催迫下，向根据地发起进攻，先后占领了闽西、闽北等苏区。1933年秋，红军主力由江西东征福建，先在闽西连城等地歼灭了十九路军的3个团，继而又在闽北歼灭2个团，并围困廷平、顺昌、将乐等县城，威胁福州。经过折兵损将，蔡廷锴识破蒋介石让红军和十九路军两败俱伤的意图，他因此毅然决定，停止剿共，“反蒋抗日联共”，并立即派人与红军联络，在9月下旬实现停战。
10月26日，由周恩来主持、红军全权代表潘汉年与十九路军全权代表徐名鸿在瑞金签订了《反日反蒋的初步协定》。
1933年11月20日，十九路军将领蒋光鼐、蔡廷锴等人发动了抗日反蒋的“福建事变”（也称“闽变”），在福建成立了“中华共和国人民革命政府”，推举李济深为政府主席，蔡廷锴为人民革命政府委员、人民革命军第一方面军总司令兼十九路军总指挥等职。并发布了对蒋介石、汪精卫、何应钦等国民党要人的通缉令。
