八月十九日，张献忠手下大将孙可望攻破万县，稍作休整后就率部继续进攻，结果在忠州遭到一部明军的顽强阻击。
之前，朱由校密诏秦良玉招募四川人马，又征召四川总兵侯良柱、侯天锡父子上京时，奢安之乱还没有完全平定，朱由校就任命镇守遵义的朱燮元兼任四川总兵官，总揽西南的四川、贵州、云南、广西等地军务，全权负责平定奢安之乱。
朱由校整顿京营后，秦良玉派秦佐明回四川继续招募精壮，但紧接着陕西民乱四起，道路断绝，秦佐明招募到的人马无法全部去往京师，只能挑选了两千最精锐的人员乘船出川上京。
这恰好给朱燮元和马祥麟留下一批优秀兵源，最重要的是带来了皇帝允许他们自行招募编练军队的圣旨。有了皇帝的任命和圣旨，田仰这个四川巡抚都无权干涉，使得重庆府和川南各州县的军权一直掌握在朱燮元手里，没有受到蜀中诸多官僚染指，保留着极强的战斗力。
忠州附近是石砫宣慰司，指挥使是秦良玉之子马祥麟。听闻义军破夔州府后，朱燮元派遣马祥麟率部驻守忠州城，命侯良柱之子侯采率部驻守涪州城，两部互为依托，相互配合，使得孙可望无法攻破。
而这时白绫军尾随入川，在巫山县一带大败大西军，艾能奇只能退守奉节，凭借瞿塘关险要堪堪挡住白绫军。
张献忠也是怕了朱由楝这疯狗一般不要命的追击，连忙放弃已经占领的夔州府，率部沿通川江直下顺庆府广安州，然后兵分两路，刘文秀率部沿江而下攻重庆府合州，自己率主力西入潼川州威逼成都。同时，刘道红也率部出梓潼进犯绵州。
王大梁进占汉中时，瑞王朱常浩举家入蜀避难成都。此时刘道红和张献忠号称五十万大军逼近成都，朱常浩劝蜀王朱至澍迁走避祸，遭到拒绝，朱常浩只好带着瑞王府上下迁到重庆。
蜀王朱至澍留在成都，在四川巡抚田仰、成都总兵刘佳胤等官员的请求下，拿出数万两白银犒赏军民，招募乡勇，加固城防。
朱燮元也命叙泸守备张令率军北上救援。
成都城内有成都前、后、左、右四卫及成都左护卫、宁川卫六卫兵力，但全都缺员缺额，其中的青壮精锐也在前期被秦良玉和秦佐明抽调走了。刘佳胤主持防务后清理整编实际得到两万人，田仰利用蜀王捐赠的钱粮又招募得数万人。
九月二十五日，刘道红和张献忠攻破汉州城，义军兵临成都城下。张献忠带人昼夜攻城吸引守军注意，刘道红则带人向城墙方向挖掘地道，将大量火药堆放在城墙下方。
二十九日，义军点燃了地道内的火药，成都城北门和角楼被炸塌，爆炸轰天裂地，砖石木屑满天乱飞，城上守军吓得四散逃跑，全无抵抗之力，农民军通过倒塌的城墙冲杀入城。
张令部援军从南门入城。张令带人直冲城中蜀王府，却发现朱至澍已经带着家眷投井自尽，蜀王府属官仆从皆已逃散。无奈，张令只能指挥部下在城中巷战，掩护百姓和残余守城官兵从南门撤出。
刘佳胤为了给张令断后，率数百将士死守南门，奋战至死，壮烈殉国。
张令带着大量败军和百姓，行军速度十分缓慢，很快就被义军追上，张令部且战且退，伤亡惨重。
幸好叙南卫指挥使鲁印昌和嘉定州守将陈其赤率部在龙泉驿一带设伏，击溃了义军追兵，张令才顺利撤往简州。
张献忠占领成都后得到了蜀王府库中的巨额财富，还要大肆搜刮城内居民的财物粮食，在成都府抓捕明廷官兵、官差吏员、商人地主、士绅生员以及参与守城的百姓，将他们全部捆绑，用绳子串连起来，拉到江边斩首弃尸，一时间，血水染红了江面，尸体堵塞了河道。
后来鲁印昌在叙州府打捞收敛被江水冲下的无头尸体都有数千具。
张献忠短暂休整过后继续向外拓展，成都府以南的卭州、雅州、眉州、嘉定州等地相继被他攻陷，直到在叙州府富顺县被朝廷官兵击败才消停下来。
十一月十六日，张献忠在成都称帝，建国号“大西”，改元“大顺”，改成都为西京，大西政权正式建立。
张献忠封孙可望为平东王，刘文秀为抚南王，白文选为安西王，艾能奇为定北王。
张献忠仿照明廷行政架构，设置左右丞相、六部尚书等文武百官，颁行《通天历》，设钱局铸“大顺通宝”；开科取士，选拔进士，任命郡县职官； 宣布对西南各族百姓减免三年赋税。
四川随之形成了几大势力割据的局面。
第一是占据以成都为核心川中地域的大西政权。大西国刚刚建立，自然是以安定民心、稳固地盘、招兵买马扩充实力为主要目标，张献忠也暂时停下了大规模对外用兵。
第二是占据川北保宁府、龙安府、松潘等地的汉中王府政权。王大梁没有逐鹿中原、一统天下的野心，整个汉中王府上下也是以自我保护、苟且偏安的心态为主，所以在占据川北后，王大梁派兵控制了陕西巩昌府的徽州和阶州便停止了对外扩张。
第三是盘踞在川东夔州府的白绫军。朱由楝和他的部下是为了向张献忠复仇才入川的，取得夔州府后他们才猛然惊觉江南集团的叛乱已经被平定，他们已经成为孤军。白绫军一时无法突破大西军在顺庆府的防守，朱由楝便休兵整顿，在夔州府通过各种方式寻找、招收江南集团残党，壮大自身力量。
第四是保有川南重庆府、叙州府、马湖府、遵义军民府等地，以朱燮元为首的大明朝廷势力。朝廷和四川联系困难，也无法给予任何物资援助，好在张献忠入川前朱燮元上任贵州巡抚已有一段时日，依靠贵州及川南的力量，朱燮元又得到云南黔国公府沐家的支持，对抗张献忠，保住川南也是没有问题的。
四川一时间变成了一片国中之国，成为几大势力的角逐场。