1948年11月28日晚，被解放軍圍困在雙堆集附近的黃維召集軍、師將領會議，討論如何突圍。在會議上，黃維提出用四個主力師集中攻擊一個方向，開啟缺口。眾將無言，被列入四大主力師之一的一一〇師師長廖運周站了起來說：“我完全同意司令的計劃，沉底立足未穩，打個措手不及，迅猛突圍，不過……”
黃維見廖運周欲言又止，頗有些急切地問：“不過什麼？”廖運周環視一圈在座將領，不緊不慢說道：“用四個師齊頭並進，不如用三個師，留十八軍的主力師做兵團預備隊，隨時策應一線作戰。司令如果信得過，我們一一〇師願意打前鋒，試探敵人虛實，如果進展順利，其他師可迅速跟進。”
廖運周這一番提議讓黃維對自己部署好的方案動搖了，他的本意就是要保護好嫡系，一一〇師所在的八十五軍屬於桂系，在黃維眼裡，就是用來當炮灰的。但是，兵團副司令胡璉卻提出不同意見，他認為在當時情況下，即便是四個師齊頭並進也不見得能突圍成功，若再減少一個師希望就更小了，何況還要讓一個師突前行動。胡璉提醒黃維，現在不是儲存實力的時候，另外他還提出懷疑：廖運周跟共產黨有聯絡。
胡璉是黃埔四期生，黃維則是黃埔一期生，但相比“書呆子”黃維，胡璉則是國民黨軍隊裡有名的戰將。對於胡璉提出應當保持四個師齊頭並進的意見，黃維倒也沒有什麼話好說，那原本也是他制定的作戰方案。但是，要說廖運周跟“通共”，黃維卻是一百個不相信。
廖運周雖然在雜牌部隊當師長，但一直被黃維視為親信，不僅僅因為廖運周是黃埔五期生，更主要的是，黃維自認為對廖有知遇之恩，而廖多年來也一直對他非常感恩。此次在淮海戰場，八十五軍受華中“剿總”司令白崇禧牽制，黃維難以調動，而廖運周則設法率領他的一一〇師到了黃維身邊，讓黃維很受感動。在大軍被圍困後，黃維為了保證十八軍和十軍不受損失，將一一〇師調歸他直接指揮，而廖運周看上去並無怨言。
黃維和廖運周的交往是從1938年武漢戰役開始的。當時，廖運周擔任第九戰區一一〇師六五六團團長，參加了臺兒莊會戰。1938年6月，抗日戰爭中規模最大的武漢會戰開始，日軍松浦師團在廬山西麓被中國軍隊重重包圍，丸山師團奉命前往救援。第九戰區司令薛嶽除了調集五個師南下阻擊這股援軍外，還命令武漢外圍守軍收縮集中，尋機殲敵。
在外圍作戰中，廖運周率部在湖南平江殲日寇一個輜重營，毀壞敵坦克二三十輛，繳獲大量戰利品。當聽說黃維指揮十八軍就在附近時，廖運周帶著不少戰利品去看望這位黃埔學長。黃維在蔣介石、陳誠等人的“薰陶”下，很重派系，雖然過去不曾見過廖運周，但同屬“黃埔系”的學弟帶來那麼多戰利品，還是讓他非常高興。
在聊天中，黃維得知廖運周的哥哥廖運澤是黃埔一期生，跟自己是同學，這又拉近了兩人的距離。最主要的是，廖運周剛剛打了勝仗，黃維認為他是一員善戰的猛將，如果可以攬為己用，也能增加派系力量。當然，在全國抗戰時期，黃維對廖運周也有惺惺相惜之感。當廖運周提出借幾門火炮打擊日軍時，黃維很爽快就答應了，借了8門炮給廖運周。黃維的十八軍是蔣介石的中央軍王牌，區區幾門炮算不了什麼，但對於廖運周所在的雜牌部隊來說，就是難得的禮物了。
由於去拜訪黃維，廖運周耽誤了行軍時間，當他回到團部時，發現周圍的友軍都已經撤走了。為了避免成為孤軍，廖運周也趕緊率部撤離，當撤到箬溪以西的小坳時，廖運周遇到了三二八旅旅長辛少亭。兩人寒暄了一陣後，辛少亭突然問他：“廖團長，想不想在這兒打一仗？”廖運周向四周環視一下，果然是打伏擊的好地方，只要佈置得當，足夠尾追不捨的丸山師團喝一壺了，當即就表示“幹”。
當時，原本駐紮在小坳的國民黨軍隊早已望風而逃，甚至不惜丟下一座彈藥庫，裡面還有上萬發炮彈。好在廖運周趕到，將這兒佈置成一個殺敵的好戰場，否則彈藥落入日寇之手，又要屠殺多少中國人民。廖運周將黃維送的八門炮拉了出來，辛少亭又給他留下了四門，加上彈藥庫的炮彈，伏擊的勝算就更大了。
入夜後，日軍丸山師團的先頭部隊進入伏擊圈，幾輛坦克開道，後面是長長的日軍車隊。“給我打！”廖運週一聲怒吼，隨即打響了第一槍。剎那間，炮火聲震耳欲聾，日軍開道的坦克很快就冒出黑煙，癱在那兒了，同時也堵死了日本車隊前進的道路。日軍頓時亂成了一鍋粥，軍車在狹小的山谷裡進退不能。
廖運周原本就是黃埔軍校炮兵科畢業，在他的指揮下，炮手們彈無虛發，五千多發炮彈砸在日軍堆裡，血肉橫飛，鬼哭狼嚎。日寇被痛打一通，卻連中國軍隊的影子都沒見到。廖運周見打得差不多了，命令部隊撤出戰鬥，官兵們躲到遠處一個山坳裡睡覺去了。
這一仗，廖運週一個雜牌團遲滯日軍一個完整師團一天多的時間，擊毀日軍20餘輛坦克（含部分戰車），數十輛載重汽車，殲滅數百名日軍，而自己卻無一名士兵傷亡，創造了一個奇蹟。日軍在這場戰鬥中的損失，超過了當初佔領東三省的全部損失。
這場漂亮的伏擊戰很快便在武漢外圍各戰場上引起了轟動效應，國民政府軍事委員會下達特別嘉獎令，稱讚廖團“戰果輝煌”。廖運週一戰成名，獲得一枚“雲麾勳章”，升任三三〇旅旅長。黃維認為自己贈送的八門炮起了重要作用，而他也因為伯樂識人而名噪一時。兩人的關係突飛猛進，後來，廖運周乾脆脫離原長官湯恩伯，轉投到黃維門下，成為黃的心腹愛將。
也正是因為這樣，當胡璉質疑廖運周“通共”時，黃維堅決不相信。事實上，這也不是廖運周第一次被質疑“通共”了。1939年9月，廖運週一戰成名後的第二年，就被上司懷疑“通共”而調離指揮崗位，但由於沒有什麼確鑿的證據，不久後又被湯恩伯調了回來。但直到兩年後，廖運周才重新回到一一〇師任副師長，1942年升任師長。
其實，懷疑廖運周“通共”是沒有道理的，因為廖運周根本就是一個共產黨員。廖運周於1926年考入黃埔五期炮兵科，黃埔第五期很快就分為了南京和武漢兩個分校，炮兵科在武漢。當時武漢分校代校長是著名的國民黨左派鄧演達，張治中任教育長，共產黨人惲代英則是政治總教官，陳毅、李富春等都曾在此任職。
廖運周於1927年便加入了共產黨，在黃埔五期中，還有許光達、張宗遜、宋時輪、楊至成、譚希林等赫赫有名的共產黨將軍。而被稱為潛伏在國民黨陣營中最大間諜的郭汝瑰，也是出自黃埔五期。從黃埔畢業後，廖運周便參加了著名的南昌起義，一度被俘，脫逃後輾轉加入了馮玉祥的西北軍，從此就在國民黨軍隊中潛伏了下來。
解放戰爭開始後，廖運週一直在尋找陣前起義的機會，這一等就等到了淮海戰役爆發。黃維的十二兵團除了八十五軍外都是陳誠的的舊部，而八十五軍軍長吳紹周屬桂系，白崇禧對他很信任，計劃讓八十五軍把守漢口大門。當黃維奉命馳援徐州時，白崇禧曾有電報讓吳紹周原地待命，恰巧被廖運周先獲得電報，直接扣了下來。八十五軍照常北上。
後來，當吳紹周猶豫要怎麼應付蔣介石跟白崇禧時，廖運周便趁機建言，將一一〇師單獨拉了出來，也獲得了黃維的讚賞。當黃維準備突圍時，廖運周暗中將他派往八十五軍下達命令的一個參謀扣留，打亂了黃維的部署，給解放軍圍殲敵人贏得時間。此時，劉伯承、鄧小平已經安排相關人員與廖運周聯絡，在適當時機率部起義。而廖運週考慮的是，千萬不能讓黃維溜了。
因此，當他聽到黃維以四個主力師齊頭並進突圍時，心中不免咯噔一聲，如果真按黃維部署進行，真有突圍的可能性，他無論如何也要調整一下黃維的部署。廖運周深知，黃維仍在盤算如何儘可能保住嫡系部隊，因此才主動請戰作為先鋒突圍。這樣一來可以大大降低突圍的兵力，也方便在起義時不受任何牽制。
黃維考慮再三後，同意了廖運周的建議，當即調整部署。他還對廖運周慷慨地說：“廖老弟，你要什麼就給你什麼，坦克、榴彈炮隨你要。事成之後，我向南京方面為你請功。”接著，黃維又命令在一邊的兵團副參謀長韋鎮福通知空軍調飛機配合一一○師的行動。廖運周心裡暗喜，說：“我已經派了幾個便衣深入敵後，進行偵察，如果發現有空隙的結合部，我們就利用夜間提前行動。”
回到師部後，廖運周即派師部偵察連副連長、共產黨與楊振海親自到中野部隊聯絡，楊振海見到了擔負正面作戰的中野六縱司令員王近山跟政委杜義德，提出了趁突圍時率部起義的申請。王近山、杜義德表示贊成，並馬上向劉伯承、鄧小平、陳毅彙報，廖運周的計劃獲得批准。雙方也洽商好了起義具體事項，起義官兵左臂一律扎白布條，兩軍接觸時放三發訊號彈，解放軍前沿部隊收到訊號後，將在左翼閃開一道口子，等廖運周師過去後再封上。楊振海還帶回了一張行軍路線圖。
楊振海剛到中野陣地時，一度被當做國民黨特務抓住，第6縱隊司令部作戰參謀武英見到後才認出是楊振海。
一切安排就緒後，廖運周再次去見黃維，向他彙報：“我們發現敵軍陣地結合部有空隙可鑽，在拂曉前行動最為有利，特來請示。”黃維一聽非常高興，他順手拿出了一瓶酒，對廖運周說：“老同學，這瓶白蘭地藏之久矣，一直沒捨得喝，現在我特敬你一杯，預祝你取得勝利！”說著，黃維又轉身對一旁的韋鎮福說：“來，你們是同期同班同學，也要敬廖師長一杯。”
喝完一杯酒後，廖運周向黃維敬了一個軍禮便起身離開，黃維親自送到門口，緊緊握住廖運周的手，又是一陣勉勵後才回去。
1948年11月27日晨6時整，廖運周率領一一〇師五千餘人，冒著寒風準時出發了。這支部隊在廖運周多年經營下，主要幹部幾乎都是共產黨員或是國民黨中的進步分子，因此在通往解放軍陣地的行軍中，儘管各營的報話機都開著，卻沒有發生洩密現象，也沒有開小差和掉隊的。黃維不時詢問一一〇師進展情況，廖運周則不斷向其報告“一切順利”。
兩個小時後，黃維覺得有些異常，透過報話機呼喚：“長江、長江，你們到了哪裡？”廖運周趕緊回答：“武昌、武昌，我們到了趙莊，沿途暢行無阻。”
三個多小時後，4架國民黨飛機在一一〇師頭頂盤旋，廖運周命令各連都按照預先規定的聯絡訊號，把布板架好，告訴這些飛機一切“正常”。幾架飛機發現訊號後，俯衝下來幾次就飛走了。一一○師有驚無險，而黃維也徹底打消了疑慮。
當廖運周開始與王近山等人一起慶祝時，黃維還在信心十足地等待廖運周勝利突圍的訊息。當廖運周戰場起義的訊息傳到黃維的指揮部時，黃維驚得半天說不出話來，良久才反應過來，大罵廖運周不講義氣，是黨國叛徒。蔣介石氣急敗壞，大罵：“娘希匹，又出了一個亂世奸臣。”
第二天，廖運周便率部參加了圍攻黃維兵團的戰鬥。淮海戰役勝利後，一一〇師被編為第二野戰軍第四兵團第十四軍第四十二師，廖運周仍擔任師長。這支部隊後來參加了渡江戰役，橫掃江西，進軍兩廣、雲南和西藏，在解放戰爭中屢立戰功。
1955年，廖運周被授予少將軍銜。
黃維在淮海戰役中被俘，在改造中一度十分頑固，最終仍被黨和政府的真誠所感化，於1975年作為最後一批國民黨戰犯被特赦。此後，黃維放棄了去臺灣或香港或是海外別的什麼地方，毅然留在北京全國政協文史資料研究委員會擔任文史專員。1983年，他還出席了第六屆全國政協會議，被選為常務委員。
根據黃維女兒黃惠南的描述，有時候政協開會，黃維會在會場與廖運周相遇。每次見到廖運周，黃維總是不說話，而且瞪大眼睛，狠狠地看著廖運周，彷彿對他有刻骨仇恨一般。而這種情況下，廖運周也不與黃維說話，可以說兩人雖然在建國後有過共事經歷，但相見後卻從不說話。
