殷启辉出生于江苏苏州桃花坞新桥弄七号，天资聪颖，学习刻苦，成绩优异。一九四三年毕业于苏州圣公中学（现苏州第四中学），同年秋考入浙江大学。一九四六年七月在上海临时大学法学院读书时加入中国共产党。大学四年，积极从事学生运动。一九四七年十月，经组织批准辗转去台湾，在新竹县东村农场工作，继续从事地下活动，为争取台湾解放而不懈努力。一九五一年七月二十日，由于叛徒出卖，在台湾桃源县被捕，面对无数次的刑讯逼供，始终坚信，台湾一定会解放，祖国一定会统一，决不变节投降。一九五二年八月八日，喋血宝岛，英勇就义。
抗战胜利后，殷启辉痛恨国民政府倒行逆施，在中共地下党员同学的感召下，认真学习马克思主义哲学和政治经济学等著作，思想进步很快，1946年加入了中国共产党。同年秋，他转学暨南大学，与同学们一起参加1947年元旦抗议美军强暴北京大学女生沈崇的大游行。当年5月，在反饥饿反内战反迫害的游行示威中，他和同学们冲破军警阻挠胜利返校。事后，国民党军警包围校园并冲进校内大肆搜捕。他越墙脱险，幸免于难，但已无法在暨南大学继续革命活动。
1947年底，启辉受党组织委派，前往台湾新竹县东村农场从事地下工作。启辉在台湾广交朋友，培养积极分子，发展中共地下党员，建立支部，积聚党的力量，还建立了当地至台北的地下交通网。他一方面利用合法身份，苦心经营农场业务，筹集款项为上级提供经费；一方面搜集情况，组织力量，准备迎接大军解放台湾。
大陆解放后，面对台湾当局血腥镇压，殷启辉不顾个人安危，倾囊资助被追捕的同志脱险离台返归大陆参军。分手时，他对同志们坚定地说：我在此坚持工作迎解放，不成功则成仁。
由于叛徒出卖，殷启辉不幸被捕。面对无数次刑讯逼供，他坚信，台湾一定会解放，祖国一定会统一，自己决不变节投降。1952年8月8日，殷启辉英勇就义，以鲜血和生命实践了为党的事业奋斗终身的庄严誓言。
1995年，江苏省人民政府在天平山为殷启辉烈士树碑，并于烈士陵园展览了他英勇斗争的光辉事迹。
2011年春节，启辉亲属赴台，在台北市“戒严时期政治罹难者纪念公园”第一墓区找到了启辉墓。