在逃往蜀汉的路程中，碰巧遇到了发兵东吴的刘备大军，见到旧主很高兴，刘备也很欣慰有如此衷心的部下，就任命廖化为宜都郡太守，跟随大军讨伐东吴。
结果没想到，刘备的蜀汉大军被东吴大都督陆逊击破，廖化再一次突围求生，还好运气不错，活着从夷陵来到蜀汉。
19年后也就是公元238年，廖化率兵攻打魏国守善羌侯宕蕈驻守的营寨，广魏郡太守王赟、南安郡太守游奕率兵救援，廖化率军迎战两支军队，击败游奕，射杀王赟，可以说也算是给关羽报了仇。
公元248年，凉州羌胡叛魏来降，廖化随姜维率军抵抗郭淮进攻。随后几年，廖化一直跟随姜维作战，充当姜维的先锋军。
