土岐頼忠（頼世）の嫡男。通称は次郎。大膳大夫。侍所頭人。美濃・志摩守護。
父の頼忠は池田を号する土岐氏庶流であったが、康応元：元中６年（１３８９）に土岐氏惣領の土岐康行（義行）に室町幕府３代将軍・足利義満から追討の命が下ると、頼益は頼忠とともにこれに応じ、幕府の追討軍に参加した。翌明徳元：元中７年（１３９０）に康行が没落すると美濃守護職は頼忠に与えられ、以後、頼忠の子孫が美濃守護職を相伝していくことになった。
明徳３：元中９年（１３９２）８月末の相国寺供養では、弟の光兼とともに後陣５番の随兵を勤める。
応永２年（１３９５）頃に父から美濃守護職を譲られる。
応永６年（１３９９）、大内義弘が足利義満と対立して和泉国堺に挙兵した際（応永の乱）、幕府方として参陣。このとき従兄弟の土岐詮直が大内義弘に与同して居城の美濃国長森城で挙兵すると、堺から美濃国に急行して詮直を討った。
この功績で頼益は信任を得て、評定衆や侍所頭人など幕府の要職を担った。
応永２１年（１４１４）４月４日に没した。享年６４。法名は興善寺殿寿岳常保大居士。