不仅品行如此忠义，自身的文化素质和军事能力也拿得出手。在关羽做荆州太守后，廖化就一直担任关羽主薄。在当时主薄的职责掌管整个官府管辖地的文书和印信，太守手下的文官之首。可见廖化的文才谋略是在他人之上的，能得到刘备、诸葛亮的赏识，也证明对廖化文才谋略的肯定。
当然，文武双全的廖化，文才谋略得到认可，军事能力同样也使得他，成为关羽致胜的关键所在。公元219年，关羽奉命北伐曹操，攻下襄阳后追敌庞德、于禁，斩庞德于马下，活捉于禁阵前。而作为先锋官的廖化，冲杀敌阵为关羽的大获全胜立下汗马功劳。
公元238年，率兵攻打曹魏大营的廖化，正逢曹魏边境四名将之一的郭淮派出夹击廖化的两路大军。战术眼光独特的廖化，看到敌军兵力分散的弱点，果断抓住机会逐个击破，射死广魏太守王赟于乱箭之中。公元248年，凉州羌胡叛曹魏来降，廖化筑城抵抗郭淮进攻，帮助姜维成功迎回羌胡部落。
