紅軍時期，郭化若曾是毛主席和朱德的軍事高參，主席贊他是“黨內一支筆”，並請他擔任自己的軍事顧問，稱讚“古有孫子，今有郭子”。郭化若組建了我軍的第一個工兵隊、第一個無線電隊、第一所炮兵學校。抗戰時期，郭化若根據毛主席的指示進行軍事理論和《孫子兵法》研究，被譽為《孫子兵法》研究的泰斗。
1925年秋黃埔軍校第四期招生，郭化若以第一名成績考入。1926年10月初，再以總分第一名的成績畢業，留校擔任炮兵第2隊代理隊長。蔣介石曾兩次調郭化若去給他當秘書，那是一步登天的機遇，但他看不上蔣介石，均以“軍人應當戰死在疆場”為由回絕。
1927年11月，郭化若赴蘇聯莫斯科炮兵學校學習。1928年，郭化若得知國內朱德、毛澤東井岡山勝利會師，工農革命如火如荼時，他立即找到校長，要求退學回國參加革命。1929年春，郭化若到上海向黨中央報到，主動要求到井岡山革命根據地去。
郭化若輾轉到井岡山，參加了紅4軍，但毛主席這時被迫離開領導崗位。他被朱德任命為了紅四軍第2縱隊的參謀。部隊受到重大打擊後，大家都覺得紅四軍離不開毛主席。朱老總等人聯名寫信給毛主席，郭化若也寫了信，談了自己對對紅四軍發展的想法，以及對國內形勢的一些看法。毛主席回來後主動詢問哪一個是郭化若，兩人相見後，毛緊緊地握住了他的手説：你就是那個給我寫信的郭化若呀，信寫的非常好，我們紅四軍又多了一位秀才啊。可喜可賀。後根據毛澤東的建議，任命郭化若為紅4軍軍部參謀處長。
毛主席對郭化若的水平大加讚賞，一次在同他談話時幽默地説：“你是福建人，但你的見識不是膚見，而是深見呢。是深不見底的。”
1929年12月，古田會議召開前一天，毛主席交給他一個任務：“目前我們要開九大，全面解決紅4軍中存在的問題，你寫個材料分析一下原因，最好能提出點解決辦法來。”郭化若把他到紅4軍後的所見所聞逐條分析，建議軍隊要加強黨的領導，加強政治工作，加強軍事訓練，並提出辦教導隊或隨營學校，培訓班、排以上幹部的建議。毛澤東看後十分高興，連連稱讚：“很好，很有見解，能力很強，當個師長不成問題。”有人開玩笑説：“你郭化若天生就是高參的命，不是毛澤東的高參，就可能是蔣介石的高參。”
1930年9月，紅一方面軍撤圍長沙路過安源煤礦招兵時，郭化若發現很多參軍的工人會爆破。他建議成立一個工兵隊，毛澤東聽後非常贊同：“打長沙要是有爆破組開路，情況就不一樣了。我們應當組織一些工人入伍，組建一個工兵隊。”從此，紅軍隊伍中正式有了工兵。10月4日，攻打吉安城時，工兵隊爆炸敵碉堡，順利攻下吉安城。
1931年5月，郭化若被任命為紅一方面軍代參謀長和總前委秘書長，成為朱、毛的軍事高參。郭化若發現參謀處裏缺少電台、地圖等裝備。郭化若以第一、第二次反“圍剿”中繳獲的電台及俘獲的報務員為基礎，組建了紅一方面軍無線電大隊，奠定了紅軍無線電工作的基礎。無線電隊還抄收國民黨中央社等新聞媒體發佈的消息，郭化若油印一份小報，他給小報題寫了報頭：“參考消息”。這也是今之《參考消息》由來。這是他為紅軍做出的又一重要貢獻。毛主席説：郭化若辦了件好事，他出的主意都是好主意、大主意。誇獎他説：“你完全可以成為一個軍事天才！”
1932年7月，由於“左”傾錯誤路線，郭化若被調到紅軍學校任教。1933年11月7日，紅軍學校改為紅軍大學後，郭化若擔任紅大總教官。1936年6月，被組織派到“紅大”二分校任教育長。他給毛主席寫了一封信，毛在回信中説，“仍請你在軍事教育方面做我的顧問”。
1937年9月初，郭化若進入中央黨校學習，結業後，被毛主席留在身邊工作，擔任軍委編譯處處長。毛親自把他安排住在“抗大”校長室。
1939年1月至1940年2月，中央軍委在延安抗大辦了第一期參謀訓練班，毛澤東特派郭化若主授戰略學課程，並對希望他講課的訓練班負責人説：“你們放心，郭化若授得不亞於我。所謂‘不亞’，就是和我差不多甚至超過我！”
1941年10月，郭化若接任“抗大”三分校校長。1944年11月，郭化若擔任延安炮兵學校校長。延安炮校被譽為“人民炮兵的搖籃”，郭化若功不可沒。賀龍讚揚他説：“你是大大的功臣。”
長征遵義會議上，凱豐曾譏諷毛澤東是按照《孫子兵法》打仗的，很遺憾當時毛澤東沒有讀過《孫子兵法》。1939年底，他讓郭化若研究這部“中國古代第一兵書”。郭化若潛心研究，撰寫了4萬餘字的論文《孫子兵法之初步研究》。毛澤東充分肯定了郭化若的這篇文章。這篇文章被稱為“是第一部運用馬克思主義分析和評價《孫子兵法》的理論專著”。毛主席讓他在抗日戰爭研究會上作講演。
郭化若的研究，在國民黨軍中也產生了巨大的影響。周恩來從重慶回來後，專門找到郭化若，對他説：“有些國民黨軍官向我打聽寫《孫子》文章的郭化若何許人也，和郭沫若是不是兄弟？我説，他是毛主席的軍事高參，和郭沫若先生沒有親戚關係，但他在我國軍事理論界的地位，應該和郭沫若先生在革命文學上的地位相當。”郭化若謙虛地説：“我的那些成績，都是在毛主席的指導下完成的。”
1946年7月，郭化若離開了工作生活10年的延安，就任魯南軍區副司令員。1947年8月，任第6縱隊副司令員，與王必成搭班子，他對部隊進行“三查三整”新式整軍運動，他作了報告。王必成高興地説：“有郭化若在，我們6縱才能真正必成啊！”華東野戰軍司令員陳毅看了這個報告，大加讚賞説：“這是我很少看到的高水平的總結，可謂高屋建瓴啊！”
1948年8月，郭化若任華野4縱政委兼黨委書記，與陶勇搭班子。陶勇説：“有主席高參坐鎮，我陶勇真的是既無憂更無畏了。”淮海戰役中4縱殲敵最多，生俘了杜聿明。當這個黃埔一期學長被押送到四期師弟郭化若面前時，他開始還擺出驕橫高傲的姿態。當聽説此人就是毛澤東的軍事高參、寫《孫子》的郭化若後，立即低下頭來。
1949年2月，郭化若任第三野戰軍第9兵團政委、黨委書記。三年連升三級，毛主席對他的厚愛由此可見。
1955年，郭化若被授予中將軍銜，任南京軍區副司令員。
1957年7月，郭化若的《新編今譯孫子兵法》出版，毛澤東得知後欣喜地説：“古有《孫子》，今有郭子。”
1973年12月，任軍事科學院副院長。1995年11月26日，郭化若因病在北京逝世，享年91歲。