刘备见到廖化重回阵营，自然欢喜异常，立刻任命廖化为宜都太守。不久，蜀汉军队至夷道县猇（xiā）亭，廖化于是担任别督，与陆逊率领的东吴军对峙。但刘备用兵失误，导致了夷陵之战的惨败，廖化只好随着大军撤回了巴蜀之地。
比之关羽的“千里走单骑”，廖化的“千里走单骑”同样显示出了古代的统治者所提倡的“忠义精神”，还更多表现出了中国传统文化中一直赞颂的“孝道”。
但前者却得到后世的极力追捧，被视为忠义的化身，长久以来在民间具有广泛的信仰，成为民众心目中的“金牌偶像”。
而后者的事迹不仅鲜为人知，更被后人冠以“蜀中无大将，廖化作先锋”的称号，成为无用之人的代名词。如此巨大的反差实在令人嘘唏不已。
从历史上看，廖化也并非无能之辈。刘备驾崩后，廖化成为诸葛亮的参军。后为督广武，稍迁至右车骑将军，假节，领并州刺史，封中乡侯。
公元238年，廖化攻打魏国守善羌侯宕蕈（xù
）驻守的营寨，魏将郭淮派遣广魏郡太守王赟（yū
）、南安郡太守游奕率兵救援。面对两军夹击的不利局面，廖化利用魏军分兵的弱点，抓住机会各个击破，并射杀王赟，取得了胜利。
此战可见，廖化颇善于用兵，绝非一个草包。此后，廖化多次随姜维北伐，虽然都以失败告终，但廖化始终尽心尽力，在不利的战略局势下，保全了蜀汉军队的有生力量。
262年，姜维准备再次北伐，此时蜀汉已经进入即将灭亡的时期。面对这样的态势，廖化劝阻姜维，“‘兵不戢，必**’，伯约之谓也。智不出敌，而力少於寇，用之无厌，何以能立？诗云‘不自我先，不自我后’，今日之事也。”
要姜维在敌强我弱的格局下，放弃北伐，以免遭致倾覆的命运。可姜维不听良言，执意进兵，结果被邓艾击溃。这能看出，廖化颇有战略眼光，是不可多得的良将。
第二年，邓艾、钟会对蜀汉发起战略总攻，准备将其一举消灭。廖化和姜维竭力抵抗，但也无济于事，蜀汉最终被魏国所灭。
264年，廖化准备前往洛阳，但不幸病逝于路上。蜀汉气数已尽，廖化即使再厉害，也无法力挽狂澜，但他战斗到最后一刻，无愧于蜀汉的忠义之士。后世如此贬低他，实在是不公平。
其实在当时的史学家眼里，廖化是令人称赞的。
陈寿在《三国志》就指出廖化“以果烈称”
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