原名郭可彬，曾用名郭俊英、郭化玉。1904年8月10日生于福建省福州市一个破落书香之家。青少年时代先后就读于崇实小学、农林学校，天资聪颖，刻苦求学，各门成绩一直名列前茅，并练就一手好书法，曾以卖字收入补贴学资。1922年离家赴汕头、广州谋职，当过潮汕公路测量局的测量员、桂军警备司令部的书记（文书）。1925年秋考入黄埔军校第4期，编入炮科，同年加入中国共产党。 参加了讨伐陈炯明的第二次东征和北伐战争。1927年9月在广东大埔县三河坝参加南昌起义部队。同年冬被派赴苏联炮兵学校学习，1929年回国后，经上海转赴闽西参加朱德、毛泽东领导的红4军。曾任红４军第2纵队参谋长，红2军、红1军团、红一方面军参谋处长，红一方面军代理参谋长，中共红一方面军总前委秘书长，中央革命军事委员会第2局局长等职，参加了创建中央苏区的艰苦斗争。在中央苏区第一至第三次反“围剿”中，他始终在方面军作战指挥核心机构任职，参与进行了大量组织实施工作，深得毛泽东、朱德的器重。1932年因遭诬陷被开除党籍，后到红军大学任教员。1934年10月随军长征，被编在干部团团部任参谋。到陕北后，任西北红军大学训练处处长，抗日红军大学第三科训练处处长。1936年任教导师参谋长，庆阳步兵学校教育长。1938年7月恢复党籍，后任军委第1局局长，并兼管《八路军军政杂志》的编辑工作。1941年调任抗日军政大学第三分校校长兼军委第４局局长，后任军事学院教育长，朱德总司令政治秘书，中央党校军事教育处处长，炮兵学校校长。在此期间，从事军事理论和军事教育法的研究，撰写发表了《抗日游击战争战术的基本方针》、《军事辩证法》、《八路军军事理论》等著述，在军内外产生过广泛而深刻的影响，对推动我军军事理论的研究发挥了积极作用。解放战争时期，任鲁南军区副司令员，华东野战军第6纵队副司令员、第4纵队政治委员，第三野战军9兵团政治委员，淞沪警备司令部司令员兼政治委员，率部参加了鲁南、莱芜、豫东、济南、淮海、渡江、上海等战役。新中国成立后，任淞沪警备区司令员兼政治委员，并兼任上海防空司令部司令员兼政治委员。1950年11月兼任华东公安部队司令员。1955年任南京军区副司令员。1973年至1982年任军事科学院副院长。

    是第一届全国政协委员、第四届全国政协常务委员，第五届全国人大常委会委员，第十二届中央顾问委员会委员，中共七大代表。

    1955年被授予中将军衔，获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。1988年获一级红星功勋荣誉章。

    1995年11月26日在北京逝世。

    著有《新教育教学法》、《孙子译注》(中、日文版)等；出版有《郭化若军事论文选集》、 《郭化若诗词墨迹选》等。