1927年8月，李宗仁、白崇禧、何應欽等實力派逼迫蔣介石通電下野，並由他們三人擔任國民政府軍事委員會黨務委員。
1928年1月，蔣介石重新上臺。次年12月，李宗仁、白崇禧回到廣西，成立護黨救國軍總司令部。受白崇禧邀請，廖磊於1930年初回到廣西，任救國軍第4集團軍前敵總指揮部參謀長，後任第7軍軍長。
廖磊，1890年生於廣西陸川，1914年，考入保定陸軍軍官學校，1916年畢業後加入湘軍，一路做到軍長。1928年，湖南軍閥唐生智被李宗仁打敗，廖磊等湘軍將領投降桂系，後隨白崇禧繼續北伐。1929年1月，南京政府編遣軍隊，廖磊以師長之職駐軍河北唐山。
是年3月，蔣桂戰爭爆發，蔣介石派唐生智赴華北活動湘軍舊部，幾個湘軍旅長準備拘捕白崇禧，蔣介石也派特務準備捕殺白崇禧。廖磊挺身而出，親自護送白崇禧到塘沽港，搭乘日本輪船經香港回廣西。之後，廖磊本人也被迫辭去軍職，避居香港。
廖磊受白崇禧之邀，從香港回到廣西后，成為白的得力干將。
1934年，廖磊奉命參加對長征紅軍的堵截。
1934年8月，紅6軍團9700餘人奉命退出湘贛蘇區，向西進行戰略轉移，經湘南、廣西進入貴州。
湘黔桂國民黨軍首領經過協商，決定由廖磊率桂軍4個團，並湘軍7個團入黔“助剿”，三省軍隊統由廖磊指揮。隨後，廖磊將所率桂軍第7軍分成兩部，其所屬19師57團、24師70團由他親自率領。
是年9月26日凌晨3時，紅6軍團在貴州大廣坳，與桂軍一部遭遇，雙方展開激戰，擔任掩護任務的紅52、54團後路被截斷。紅52團從大廣坳西側大山突圍。紅54團撤出稍緩，再遭包圍，團長趙雄和兩個營長等145人犧牲。戰後，54團暫時撤銷建制。
戰鬥結束，廖磊率他親自指揮的兩個團才趕來，對此他還很感懊悔。
紅6軍團從大廣坳脫險後，在湘黔桂三省國民黨軍隊的包圍圈中不斷機動，於10月1日重創黔軍，獲得了主動，進入烏江中游的甕安縣境，準備渡過烏江，後計劃改變。
10月7日，紅6軍團準備到石阡西南的甘溪一帶休息，然後利用夜晚越過石阡至鎮遠的大道。7日10時，紅6軍團先頭部隊俘獲桂軍兩個偵察員，得知桂軍的兩個團已接近甘溪。
紅51團前衛營在周球保營長指揮下，不待命令，搶先行動，將部隊沿甘溪街頭展開。
7日12時左右，桂軍搶佔了甘溪東北的白虎山和群寶山一線高地，居高臨下向紅軍發起猛烈進攻。
紅51團發現敵情之後，立即在甘溪鎮北頭展開部隊，就地抵抗，並派出部分兵力搶佔甘溪鎮南面的青龍嘴高地。剛進入甘溪西街的紅49團的一個營就地抗擊桂軍。紅50團也從行進間展開，搶佔了羊東坳及其附近高地，以猛烈的火力打擊桂軍，支援紅51團和49團的戰鬥。
在甘溪與紅軍遭遇的就有桂系第7軍軍長廖磊親自率領的兩個團。
桂軍19師57團首先與紅軍接觸，交火。桂軍24師70團第3營由右翼高地包抄，協助其他國民黨部隊正面進攻，爭奪甘溪背後高地，雙方在鎮東北、鎮東方向激戰。
桂軍70團副團長黃炳鈿，乘其他部隊協力所屬第3營與紅軍交鋒之機，率領70團第1、2營，利用鎮北的河溝隱蔽向甘溪西街接近，向紅軍翼側發起攻擊，企圖打入紅軍縱深，抄襲紅軍指揮部，遭紅53團阻擊。
紅軍部隊因倉促應戰，被截為三段，首尾不能相顧，僅紅51團第3營（前衛營）傷亡即達200餘人。
紅6軍團領導認為，紅軍從戰鬥發起就處於被動地位，繼續打下去也無取勝把握，決定退出戰鬥向南轉移。遂指揮部隊向甘溪東南的大地方轉移。擔任掩護任務的第50團退路被切斷，與主力失去了聯絡。廖磊率部緊追不捨，紅軍直到10月10日才設法甩掉尾追桂軍。
紅6軍團由於未能擊破甘溪桂軍，從而陷入湘、桂、黔三省敵軍約20個團的包圍之中。紅6軍團在石阡、施秉、餘慶、鎮遠四縣邊境的崇山峻嶺中與敵周旋數日，終於分三部先後於10月15、23、24日與賀龍率領的紅3軍主力會合。
甘溪一仗，紅6軍團損失大半，最後陸續歸隊和紅3軍會師的官兵不足3000人。
時任紅6軍團軍團長、開國上將蕭克曾無限感慨地說：“甘溪戰鬥，一經憶起，心膽為之震驚，精神為之振奮。”
1937年七七事變爆發，廖磊任國民黨21集團軍總司令。1938年9月後，廖磊以21集團軍總司令身份兼任豫鄂皖邊區遊擊總指揮、安徽省主席，期間，抗日有功，使皖中、皖西的局勢得到穩定。
1939年10月23日，廖磊突發腦溢血病逝，時年49歲。
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