赤壁之战后廖化跟随关羽征讨荆州，随后又征讨武陵、零陵等郡城均获得了一系列战功，关羽也把他看成后起之秀对其照顾有加。刘备入蜀时廖化跟随关羽镇守荆州，后来又配合关羽攻打襄樊，曾经夺取过樊城城门。关羽兵败后廖化连同他的母亲一起被吴军俘虏，也被送到柴桑地区看管。孙权希望廖化投诚东吴，也任命他做太守。廖化表面上答应孙权但趁夜色无人时背着自己的母亲千里迢迢逃回荆州，夷陵之战前夕在荆州碰见刘备，刘备很诧异他竟然没死，于是让他回成都配合诸葛亮治理益州。
诸葛亮掌权蜀汉后开启北伐战争，第一次北伐战争时廖化配合赵云攻打陇西地区，顺利拿下陇西方面三个郡城。第二第三次北伐战争作为诸葛亮的副手领兵和魏军在汉中道、陈仓道交战。因为大后方补给不够及时导致这两次北伐战争颗粒无收，后来诸葛亮任命廖化负责蜀军的运输补给，廖化果然高标准完成任务，诸葛亮第四第五次北伐都没有出现补给不及时的问题，诸葛亮死后廖化成为蜀军的后勤主官。
当姜维掌控蜀军之后继续开启北伐战争，尽管这时候的廖化已经年近年近七旬头发皆白，姜维也表示他可以继续负责蜀军补给事情。但廖化认为现在蜀军严重缺少能打仗的将领，自己虽然年纪大但老当益壮，甘愿成为北伐军的先锋。姜维看见廖化如此诚意于是把他当成自己的左膀右臂，特意重新调整作战部署和人员安排，配合廖化的行动。
而廖化在姜维时代的一系列北伐战争中表现可圈可点，遭遇数倍于自己的敌军选择快速撤退保存有生力量，等蜀军占据上风之后能够率领部队最大化扩大战果，当蜀军主力撤退的时候能够殿后，用自己的经验和凝聚力抵御魏军的兵锋，让魏军主帅非常头疼。魏军甚至专门为廖化制定过作战部署，作战目标就是消灭或者抓获他，但一直都没有成功，廖化因此名震三国，也名留至今。
