在辛亥革命运动的高潮中，廖仲恺于1911年10月10日武昌起义胜利后不久，即离开吉林南下香港与夫人团聚。广东于11月9日宣布和平独立后，随即成立了以胡汉民为都督的广东军政府——这是一个由同盟会党人执政的地方共和政权。当月，廖何伉俪从香港回到了广州。在广东军政府时期，廖仲恺先后担任过其财政部（旋改称司）副部长、总参议、财政司司长兼国税厅筹备处处长等职；他参与军政府的所有要政，常入都督府议事至深夜而出，积极为建立与巩固新生民主政权而奋斗。这期间，他还于1912年12月21日偕同都督胡汉民等，赴香港迎接自海外归国的孙先生一行；又于次年3月26日以军政府总参议专使的身份，前往南京迎接已辞去临时大总统职的孙中山返粤规划一切。这对于稳定民初的广东政局和加深彼此间的感情，均有重要作用。在廖仲恺任职于军政府的一年多时间里，何香凝一直和丈夫生活在一起，负责料理好家务和照顾好他的饮食起居，以使其专心工作而无后顾之忧。
廖仲恺在财政司工作的头几个月里，主要是协助司长李煜堂采取劝国民募捐、向海外华侨发行债券借饷、流通前清纸币等措施，来恢复广东财政金融、筹措新生革命政权急需的政饷费用。1912年5月中旬李司长辞职后，他于当月23日被军政府都督胡汉民任为第二任财政司长；廖仲恺受命后于6月1日正式就职视事，从此肩负起了军政府的理财重任，继续为稳固广东政局、安定人民生计和初步奠定经济建设基础，贡献自己的智慧和力量。他在司长任内励精图治，主要做了以下三方面的工作：
首先，廖仲恺从建设民国共和政权、开创广东政坛一代新风着眼，进行了财政司机关的整顿工作，使全司上下的精神面貌和工作作风为之一新。他吸取前任的教训，坚持任人唯贤、按才录用的原则，做到“署中无一私人”；他在全司建立了上班签到制度，并带头执行，从而使职员不依时到署等积弊为之一扫；他常深入各科巡视工作并听取意见，使全司上下关系融洽；他在任上廉洁自守，收受无一私财，并严格财经制度和纪律，尽力防止职员舞弊渔利。这些举措获得了财政司里新老职员的拥护和称颂。
其次，廖仲恺为了安定民生及巩固和建设新生政权，千方百计地竭力维持广东纸币的信用和稳定金融市场。广东独立之初，财政极度窘困。为筹措军政府急需的政饷两费，财政司不得不将前清官钱局印制的1200余万元旧纸币，加盖司印逐月投放金融市场流通；同时它又于1912年春印出新纸币1342万余元应市。这样一来，一时间流通于广东市面上的新旧纸币有约2000万元。这些纸币在当时虽是支撑广东军政府的财政支柱，但由于它们难以兑换现银，不久市面就出现了纸币挤兑风潮，其面值随之日趋低折——情况最坏时使用价值只有五成。
廖仲恺面对由于金融危机引起的商民不满及舆论压力，在力争设立广东银行以求根本改善币制无望的情况下，只好采取一系列行政与经济的治标措施，来维持纸币流通和稳定市面金融。他采取的行政措施主要有：一是取消原先“纸银各半”的规定，严令各县征收机关以纸币为本位——凡官商军民人缴纳钱粮厘金税及市场交易，一元以上者俱收纸币，一元以下者才准用毫银；二是呈请都督下令，将原先以广纸“完纳钱粮、厘税照九九七率式通用”的定章，提高为“均以每百加二核收”；三是分别召集商民代表会议和报界记者会议，苦口婆心地吁请商界和舆论界支持政府维持纸币信用，以安抚民心；四是订出《实行平换纸币条款》广为散发，规定广纸自旧历中秋节起“十足流通，低则议罚”；五是对纸币兑换现洋作出若干限制，并规定出省者所携银币不得超过50元。他维持广纸的经济措施主要有：一是命造币厂铸造银毫，以它有限地兑回了一批纸币；二是饬广东官钱局发行有奖劝业公债1000万元，主要用来回收部分纸币。上述维持广东纸币的各项综合措施实施后，广州市面的纸币逐渐按原价流动，市场金融出现了相对的稳定。1912年10月初，廖司长在谈到纸币问题时高兴地说：“此次维持纸币……幸得商民协力治标，已著成效。”
广东纸币流通和金融好转的情况只维持了几个月时间。1912年底广东发生了日本人“伪造广纸案”，再加上1913年度全省财政预算不敷达2300余万元，政府增大了市面纸币的投放量。这使广纸的币值再次旋起旋跌，导致金融市面再度出现危机。面对这种情况，廖仲恺及财政司于1913年春夏间，又为维持广纸的信用而及时地采取了一些新措施：其一，当日本人伪造粤币案泄露后，廖司长亲自参与这一案件的审理，并尽快向民众公布了伪纸币并未流入市面的真相，从而迅速遏制了由此案而引发的纸币低折恶潮。其二，1913年4月间，廖仲恺呈请胡汉民通饬各地方长官，迅速查实属内各殷商银号，由政府委托其在当地设立储蓄机关代收纸币，以济人民视低纸币之困；同时财政司又着各属商会等自行立议办法，在文到10天内须一律将纸币“渐臻原价”十足通用。其三，廖仲恺着官钱局收购大量生银铸造现洋，由造币厂每日出银毫8万元解存司库或官钱局，用以兑换吸收纸币。经过多方努力，广州的金融情况很快又有所好转——到1913年5月，市面上出现了用银（以前乃用纸币）购银毫的现象；市面流动的纸币量已控制在1800万元内，其中新纸币占了八成以上。
再次，廖仲恺在财政司长任上进行的又一项艰苦工作，是开源节流、整顿财政，力争实现军政府的收支平衡，以便进而为建设共和新广东奠定经济基础。广东独立后的财政一直入不敷出，他接任财政司长之初每月约不敷100万元。面对严峻的财政赤字，廖仲恺任职伊始就在孙中山和胡汉民的支持下，努力推行“地价税契法案”，期望通过改革广东地税来增加财库收入，并进而实现同盟会政纲中的“平均地权”纲领。1912年6月，广东省临时议会通过了廖仲恺主持制定的《广东换契简章》13条。它规定前清政府印给广东人民所有不动产之旧契，一律由中华民国广东军政府换给新契，换契金以元计（银7.2钱或钱1000文折为1元），断卖契和典按契分别照原契价抽10‰、6‰的换契金。7月10日，胡汉民以督令颁布实施《换契简章》后，廖仲恺主持的财政司先后拟出了《催换新契传单》和《乡村换契简便办法》6条，呈都督核准施行。由于各业主对换新契事多持观望态度，故在大半年里财政司所收税契金不过百余万元。自1913年4月后，广东税契案的实施实际上是不了了之。廖仲恺大力推行的广东“地价税契法案”虽被迫半途而废，但其在当时仍有着改征地税的社会变革意义。它不仅验证了孙中山“平均地权”这一土地国有纲领的可行性，而且还表达了廖仲恺等决心在广东率先实施民生主义政纲，以把家乡建设成模范省的美好愿望。
廖仲恺为实现政府财政收支平衡，积极采取了一系列的开源节流措施。在开源方面，他继续以高利息向港商第二次募债543万元，并开办本年之特别收入有奖公债，将其中的部分款项用于经营各项兴利事业。同时，他和财政司进一步整理省内赋课旧税和振兴实业，作为以求岁计均衡的主要途径。为增加广东的赋税收入，廖司长于1912年冬至次年春，两度北上入京与中央政府财政部长周学熙磋商国税与地税之划分事；财政司则先后试行了所得税、营业税等几种新税，又规复了部分广东独立初免除的旧税，并大力整顿盐课、渔业、海关等税收。在振兴实业方面，廖司长不仅倡导大力扩充官营生利企业，而且还提出减轻厘税、振兴土货，以利于个体民营工商业的发展，进而活跃市场交易以发展商品经济。同时，他又积极建议军政府努力吸引与支持香港商人投资开辟黄埔港，并计划由殷商等集资1000万元，用于筹办南华邮政公司以发展省内外的运输事业。在开源的同时，廖仲恺和财政司还采取了一系列的节流办法，如统一并改良全省征收机关，严禁各属截留厘金与税款；严禁奸商串洋瞒厘和偷运私盐漏税；规定各单位要编制全年度的预决算表报批，以此来严格控制不必要的支出；支持胡都督缩编行政官厅和扩大职权范围，并裁撤各司冗员与实行公职人员减成支取薪俸；主张政府裁撤部分民军以节饷费等。
上述这些综合措施实行后，军政府财政状况有了很大的好转。到1913年8月广东“二次革命”失败后廖仲恺离粤出走时，省库尚存有现洋700余万元，及纸币数百万元。
民初的广东军政府是孙中山创建民国事业的组成部分。它在中央政权转移后的逆境里仍能有所作为，显然是与廖仲恺呕心沥血的当家理财工作分不开的。因为对一个北京中央政府不予扶持的地方革命政权来说，财政经济状况的好坏，是关乎其能否正常运转乃至生死存亡的命脉问题。对廖仲恺在财政司长任内显露出来的高深经济学识，尤其是其理财的工作能力和建树，当时的人有口皆碑。财政司的一些资深职员都称颂说：“我等供职财政十余年，所见官长不少，然无一能及廖之精勤、廉洁者！”
