Sinh ra trong một gia đình Nho học nghèo, ông là người thông minh, cần cù, được chính quyền Pháp cấp học bổng. Từ nhỏ ông đã được học chữ Nho và chữ Quốc ngữ tại quê nhà. Sau đó ông lên Cần Thơ học. Năm 1922, sau khi có bằng Thành chung từ trường College de My Tho, ông vào học tại trường Sư phạm Đông Dương tại Sài Gòn.
Ông tốt nghiệp trường Sư phạm Sài Gòn năm 20 tuổi. Được bổ nhiệm về dạy học tại trường Long Xuyên, thầy Liêm sớm nổi tiếng là người dạy giỏi. Năm nào số học sinh của thầy cũng đậu tiểu học cao hơn hết. Do vậy, bà con gọi ông là thầy Châu Nhứt (có nghĩa là thầy Châu dạy lớp Nhất mà cũng có nghĩa là thầy dạy giỏi nhất).
Do tham gia đấu tranh phản đối thái độ vô trách nhiệm của các đốc học người Pháp và những giáo viên đối với học sinh, đầu năm 1926-1927, Châu Văn Liêm bị điều động đến dạy ở một ngôi trường xa xôi thuộc làng Long Điền, quận Chợ Thủ, tỉnh Long Xuyên. Dù dạy học ở đâu, Châu Văn Liêm luôn nghĩ rằng: ở đâu cũng là đồng bào mình, học sinh là con em nông dân của mình, cần được sự chăm lo của các thầy cô giáo nên hết lòng quan tâm, thăm hỏi, động viên. Bên cạnh việc trang bị những kiến thức theo nội dung chính khóa, Châu Văn Liêm còn khơi gợi lòng yêu nước nơi học sinh. Ngoài việc dạy học ở trường, thầy giáo Liêm còn mở lớp học xóa mù chữ cho người nghèo vào ban đêm; vận động người khá giả giúp người nghèo tập vở viết để học.
Ngoài ra, Châu Văn Liêm còn vận động gia đình bán toàn bộ tài sản để góp vốn cùng với các đồng chí Hà Huy Giáp, Nguyễn Kim Cương thành lập trường tư thục mang tên “Sa Đéc học đường” nhằm tập trung đào tạo các em học sinh trở thành người tốt giúp ích cho xã hội; đồng thời làm cơ sở để hoạt động cách mạng. Qua hai khóa học “Sa Đéc học đường” đã đào tạo, bồi dưỡng được nhiều học sinh giỏi có lòng yêu nước, thương dân; có tinh thần thương yêu giúp đỡ lẫn nhau, có ý thức về thời cuộc. “Sa Đéc học đường” còn là điểm hẹn giữa các tổ chức Hội trong và ngoài tỉnh Sa Đéc, là nơi liên lạc của những nhà cách mạng lúc bấy giờ.
Trong quá trình dạy học, Châu Văn Liêm rất tích cực trong hoạt động xã hội. Ông đã đứng ra thành lập nhiều tổ chức yêu nước như “Việt Nam Phục quốc Đảng” (tại Nam Nhã Đường Cần Thơ), “Hội giáo viên, học sinh yêu nước Long Xuyên” (1926), tiệm thuốc Bắc “Việt Hưng Đường” ở xã Thới Lai, huyện Ô Môn. Bề ngoài tiệm thuốc này bán thuốc Đông y nhưng bên trong là nơi liên lạc, phổ biến sách báo tiến bộ.
Là một thầy giáo có tinh thần yêu nước, có ý thức cách mạng, năm 1926, ông vận động đồng bào địa phương và học sinh làm lễ truy điệu và bãi khóa để tang chí sĩ Phan Châu Trinh tại sân banh Mỹ Luông, quận Chợ Mới, tỉnh Long Xuyên (ngày nay là huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang)…
Năm 1927, ông được kết nạp vào tổ chức Việt Nam Thanh niên Cách mạng Đồng chí Hội, sau đó ông được cử vào Ban Thường vụ Kỳ bộ Nam kỳ. Được sự phân công của Đảng, thầy xin nghỉ dạy để điều hành trường tư thục “Sa Đéc học đường”. Trường này là cái nôi đào tạo thanh niên yêu nước để trở thành cán bộ dân vận.
Tháng 6-1929, ông được bầu là đại biểu Kỳ bộ Nam kỳ tham dự đại hội Việt Nam Thanh niên Cách mạng Đồng chí Hội ở Hương Cảng. Sau đó, ông về nước với nhiệm vụ cải tổ Việt Nam Thanh niên Cách mạng Đồng chí Hội, thành lập Đảng Cộng sản. Do đó, An Nam Cộng sản Đảng được thành lập trong Nam.
Ngày 3-2-1930, ông cùng là một trong các đại biểu tham dự Hội nghị hợp nhất Đảng dưới quyền chủ tọa của lãnh tụ Nguyễn Ái Quốc tại Cửu Long, Hương Cảng, Trung Quốc.
Tháng 4-1930, ông lên Đức Hòa công tác. Ông lần lượt gặp thầy giáo Võ Văn Mong và bà Trương Thị Sáu tức bà Nguyễn An Ninh để được giới thiệu tới các cơ sở quần chúng trong vùng. Ngày 4-5-1930, ông trực tiếp lãnh đạo cuộc biểu tình đòi giảm sưu thuế. Hàng ngàn người kéo từ Đức Hòa lên Chợ Lớn. Tại Đức Hòa, ông đứng trên mô đất trình bày các yêu sách của dân chúng bằng tiếng Pháp. Lính Pháp kéo tới đàn áp. Ông bình tĩnh đương đầu. Biết ông là người cầm đầu, Pháp bắn ông và một số đồng chí khác. Lúc đó, Châu Văn Liêm mới 28 tuổi.
Sự hy sinh của Châu Văn Liêm càng khích lệ, động viên tinh thần đồng bào tham gia hoạt động đòi cải thiện đời sống, đòi dân chủ tự do. Mười năm sau, người dân Đức Hòa hưởng ứng cuộc khởi nghĩa Nam Kỳ và ngày cướp chính quyền, Đức Hòa đã có đội quân vũ trang chống Pháp lấy tên là Giải phóng quân Liên quận Hóc Môn - Bà Điểm - Đức Hòa mà chỉ huy là các ông Tô Ký, Tấn Chùa, Trần Văn Trà. Về sau, đơn vị này tách ra thành Chi đội 12 do Tô Ký chỉ huy, Chi đội 16 do ông Trần Văn Trà đứng đầu.
