1946年3月，打通辽阳、鞍山与沈阳到营口的交通线， 并攻入长春。“四平之战”是国、共两党在东北早期争夺的关键，此役让林彪耿耿于怀。
1946年5月15日，廖耀湘的新六军22师65团进攻威远堡。除了第一次试探性的冲锋外，第65团所有攻击都是一次成功。在这次战斗中，专修过机械化作战的廖耀湘运用炮步协同配合作战，其先命令集中火炮猛攻，限令攻击部队在炮火停止后5—10分钟内冲入守军阵地，不给敌人任何喘息机会，威远堡被廖耀湘的部队攻占，林彪开始部署撤退。在撤离四平时，林彪的作战科长王继芳携带大批文件叛变投敌。杜聿明由此了解到民主联军已经实力大损，指挥军队一路猛追，直到把民主联军主力赶到松花江以北。廖此次又大出了风头，被任命为国民党最精锐的第9兵团司令，下辖5个军，其中新1军和新6军是五大王牌之二。
辽沈战役
1948年，在北满休整的林彪部队已非当年四平之战的东北联军了，但蒋介石仍以为可以在东北决战，歼灭林彪的部队。
辽沈战役，第一阶段就是锦州之战，锦州的重要性毛和蒋都看到了，谁夺取锦州，就能占据通向华北的通道，对国军来说，锦州不失，东北部队和华北傅作义部队能连成一体，可攻可守。林彪的部队首先进攻驻守在锦州的范汉杰守军，蒋介石不愿意锦州失守，东北和华北的通道被斩断，命令沈阳附近的廖耀湘兵团西进，驰援锦州。
1948年10月23日，廖耀湘部向黑山、大虎山发起猛攻。解放军东野第10纵队司令员梁兴初命令各师：“死守3天，不让敌人前进一步！”经过3天激战，第10纵队守住了黑山、大虎山，使廖耀湘兵团失去了西进的可能和南撤的宝贵时间。廖耀湘以5个师的兵力连日攻击黑山、大虎山阵地受挫，西进无望，于25日晚下令向东南营口方向撤退，但行至台安附近便遭共产党军独立第2师阻击，廖耀湘误以为是共军主力，犯了一个致命的错误，他命令部队往东走，和沈阳的部队会合，可林彪早有两个纵队在那里以逸待劳。如此兵团10万人马全部陷入共产党军东野五十万大军的重重包围。廖耀湘此时已知败局已定。韩先楚的第3纵队仅用3个小时，便一举摧毁廖耀湘的兵团指挥部和新1军、新6军、新3军军部。廖耀湘10万人马群龙无首，乱成一团。廖耀湘急得用明语呼叫：“部队到二道岗子集合！”林彪下令：以乱对乱，哪里有枪声就往哪里打，并派部队到二道岗子去抓廖耀湘。10月28日拂晓，战斗基本结束，廖耀湘西进兵团所属新1军、新6军、新3军、第71军和第49军共计5个军12个师10万余人全部被歼灭。
1948年10月27日，廖决定向南方突围，最后只剩下李涛、周璞和新6军一个高参。涉饶阳河通往盘山一条水渠时，周璞不慎跌入一个水深没顶的地方，大声呼救，便引来解放军的搜索，他把周璞拉出水坑，李涛便被冲散，只剩下三个人绕过一处小树林继续向南摸索前进。天快亮的时候，他们看到前边有一小村庄似乎很平静，那个高参便决定先进去看看，好买点东西吃，因为又饿又累。没想到那个参谋一进村，就被在村里休息的解放军抓住了，他和周璞便赶快离开那里。不久天亮，他和周璞在高梁秆堆里躲了—天，又饿又渴又累。就这样夜行晓藏地前进，希望能赶到沈阳追上杜聿明的部队；路上他花重金买了几件老百姓衣服，化装前进，胆子也比较大了些，等到走到辽河边正在等渡船时，听说沈阳已解放了，这时，他走投无路，便决心自杀，可手中连用来自杀的枪都没有，他坐在一棵大树下，抱头痛哭起来。准备等到天黑就在那棵树上自缢。周璞苦苦相劝，要他绕道奔葫芦岛，没准赶上国民党撤退的部队。两人起来慢慢地走，结果在一条小路遇到一小队巡逻的解放军，一盘查，他便坦白了自己的身份，以求速死。此时廖耀湘便当了俘虏。
文革逝世
被俘虏的廖，死活不愿意和常胜将军韩先楚握手。进了战犯管理所，廖耀湘
还非常自负，常说自己的失败是非战之过，是上面举棋不定，一再贻误战机。1961年廖耀湘被特赦；1968年，“文革”正席卷神州，在一次批斗中情绪激动，突然心脏病发作，一代抗日名将，就这样撒手人寰。
周恩来闻知此事，指示秘书前往政协了解有关情况，但政协大院贴满了大字报和标语，根本无人上班。廖耀湘的家人只得将丧事从简。
1980年5月，党中央、国务院和全国政协组织追悼，将廖耀湘的骨灰盒安放在八宝山革命公墓，公开肯定了廖耀湘在八年抗战中建树的历史功绩，令其遗孀黄伯溶女士（辛亥元勋黄兴侄女儿黄葵舫的女儿）和儿子廖定一等亲属好友颇感欣慰。
主要功绩
昆仑关血战
1939年11月15日，日军在北海湾龙门港登陆，攻占钦州、防城后，以一个师团又一个旅团的兵力于24日沿邕钦公路北犯侵占南宁。12月4日进占昆仑关，桂南会战打响。国民政府调集四个战区五个集团军的兵力参加桂南会战，以确保桂越国际交通线的安全。
1939年12月18日凌晨，战斗开始打响。第三十八集团军中央军第五军奉命主攻昆仑关，12月30日第五军第三次攻克昆仑关，歼灭第21旅团5000余人，第21旅团班长以上的军士官死亡达85%以上，击毙敌少将旅团长中村正雄。
日军昆仑关一战，是继南口、平型关、忻口、临沂、台儿庄之后的又一次大失败，部队伤亡很大，其旅团长中村正雄亦被击毙，所属第21联队参战人数共1360名，被击毙198名，被打伤469名，下落不明16人，伤亡和失踪占总人数的50%；第42联队参战人数共860名，被击毙176人，被打伤271人，下落不明的21人，伤亡和失踪占总人数的54%（日军统计）。
印缅远征
1942年2月16日，中国军队第5军第200师由师长戴安谰率领先行入缅，其余的部队，包括第5军的新编22师，第96师和第6军及第66军随后入缅。
1942年3月，新22师驰援固守同古的第200师，接应其从日军的包围中突围。4月底，因日军攻占腊戌，切断滇缅公路，中国远征军决定撤回国内。廖耀湘随远征军第1路军副司令长官兼第5军军长杜聿明率领所部在缅甸印道集中，准备经密支那归国时，因卡萨失守，被迫向西北退至曼西。之后，杜聿明决心放弃重装备，取道俗称野人山的敏金山脉地区回国。途中因遭遇雨季，山洪暴发，迷失方向，最终撤往印度列多。新22师入缅的9000人中，战斗阵亡2000人，撤退中损失4000人，仅约3000人抵达印度。在印度，新22师受到美国的训练和整编，换装了美式装备，一跃成为中国军队中装备最好的部队之一。之后，廖率新22师在缅北战场屡建功勋，先后歼灭日军12000余人，其中包括日军精锐之一的第18师团。1944年，新22师扩编为新六军，成为国军五大主力之一。
人物评价
他的同事，原新六军的参谋长舒适存，针对他的遭遇写了一篇《辽西恨》，其中说道：“廖氏秉性骨梗，不谙世故，不抽烟、不喝酒、不打牌，酒食征逐，更是外行，既不逢迎上级，朋友之间，更少周旋，家中宴客六菜一汤，入席时每人斟酒一杯，不斟第二杯，惟一嗜好，就是训练，每逢军队驻定，即亲率连、排、班长，从事实战演习，亲身示范，乐此不疲。与人说话，喜直呼姓名，人以为忤，他则认为这是够朋友的亲热表现，说他骄傲，想是由此而来。”
家庭成员
妻子
黄伯溶，因为对艺术的热爱去法国留学，廖耀湘在法国上军校，他们经朋友介绍在法国认识，然后相爱，廖耀湘的儿子也是在法国出生的，后来廖耀湘夫妇回到了大陆。抗战时因为战争的原因其实很少见面，抗战胜利以后，蒋介石因为廖耀湘的功勋，所以把他的家人安排在上海的德国领事馆，随后内战开始了，他们就再也就没有见过。后来黄伯溶辗转去了香港，又去了台湾，再经过特批从台湾到了美国，其实很少跟廖耀湘有机会来往。 …
