更加神奇的是，廖化的这次逃亡居然成功了。蜀汉章武二年（公元222年），刘备发动夷陵之战，大军行至秭归地区时，廖化恰巧也逃到此地，与刘备不期而遇。刘备大为感慨，将廖化任命为宜都太守以示褒奖。
不过，廖化并没有立即前往宜都赴任，而是跟随刘备参与了夷陵之战，见证了蜀汉帝国建立后最大的一次惨败。刘备病逝后，廖化又得到了诸葛亮的器重，被任命为参军之职，成了诸葛亮的幕僚。
与很多蜀汉将领年少成名不同，廖化大器晚成。直到诸葛亮去世后，他的军事才能才慢慢显现出来。蜀汉延熙元年（公元238年），廖化与曹魏雍州刺史郭淮交战，在战斗中击败曹魏南安郡太守游奕，射杀广魏郡太守王赟，这居然是廖化军旅生涯中首次的获胜记载。
