梁烈唯毕业于明爱沙田马登基金中学，1999年出道，同年在电影《监狱风云之少年犯》里出演男一号张家辉，这是他的第一部作品；2005年，参演电影《拥抱每一刻花火》。至2008年，在电视里多是担任配角：《天涯侠医》饰演细Dee、《胭脂水粉》饰演吴以正、《法证先锋》中饰演程伟胜、《铁血保镖》饰演刘大福等。
2008年，梁烈唯参演欧阳震华、邓萃雯主演的时装电视剧《尖子攻略》，饰演陈力奔一角，凭此角色获得TVB万千星辉颁奖典礼“最佳男配角”及“飞跃进步男艺员”两项提名。2009年，参演方中信和黄浩然主演的、以精神医学为题材的时装医学电视剧《仁心解码》，饰演患有反社会人格障碍的“陈伟聪”。
2012年，梁烈唯出演《缺宅男女》、《东西宫略》、《耀舞长安》、《飞虎》、《大太监》、《兄弟帮》六部剧集。参演张乾文导演的时装剧《缺宅男女》（港版《蜗居》），饰演“关二哥”，与黄智雯饰演一对“钉子户”夫妻，“关二哥”一角令他大受欢迎；参演郭晋安和陈法拉主演的古装宫廷电视剧《东西宫略》，饰演坚守正道、直笔写史的太史官“端木正”；在欧阳震华和胡杏儿主演的古装剧《耀舞长安》中饰演卞玉郎；与马德钟、宣萱主演时装警匪电视剧《飞虎》，担任第二男主角，饰演特别任务连警长”庄卓源“，一个平时言行吊儿郎当，实则细心可靠、有情有义的狙击手“。同年12月17日，梁烈唯凭借在《缺宅男女》和《飞虎》两部电视剧的表现获得TVB万千星辉颁奖典礼“飞跃进步男艺员”奖。
2013年，参演警匪题材电视连续剧《飞虎2》（《飞虎》续集），饰演狙击手“庄卓源”；参演微电影《爱神搭错线WhiteMan》，与苟芸慧饰演一对情侣。同年，参演电影《古惑仔：江湖新秩序》，饰演男主角“山鸡”一角。
2014年，参演林o、佘诗曼主演的警匪剧《使徒行者》。