八月十九日，張獻忠手下大將孫可望攻破萬縣，稍作休整後就率部繼續進攻，結果在忠州遭到一部明軍的頑強阻擊。
之前，朱由校密詔秦良玉招募四川人馬，又征召四川總兵侯良柱、侯天錫父子上京時，奢安之亂還沒有完全平定，朱由校就任命鎮守遵義的朱燮元兼任四川總兵官，總攬西南的四川、貴州、雲南、廣西等地軍務，全權負責平定奢安之亂。
朱由校整頓京營後，秦良玉派秦佐明回四川繼續招募精壯，但緊接著陝西民亂四起，道路斷絕，秦佐明招募到的人馬無法全部去往京師，隻能挑選了兩千最精銳的人員乘船出川上京。
這恰好給朱燮元和馬祥麟留下一批優秀兵源，最重要的是帶來了皇帝允許他們自行招募編練軍隊的聖旨。有了皇帝的任命和聖旨，田仰這個四川巡撫都無權乾涉，使得重慶府和川南各州縣的軍權一直掌握在朱燮元手裡，沒有受到蜀中諸多官僚染指，保留著極強的戰鬥力。
忠州附近是石砫宣慰司，指揮使是秦良玉之子馬祥麟。聽聞義軍破夔州府後，朱燮元派遣馬祥麟率部駐守忠州城，命侯良柱之子侯采率部駐守涪州城，兩部互為依托，相互配合，使得孫可望無法攻破。
而這時白綾軍尾隨入川，在巫山縣一帶大敗大西軍，艾能奇隻能退守奉節，憑借瞿塘關險要堪堪擋住白綾軍。
張獻忠也是怕了朱由楝這瘋狗一般不要命的追擊，連忙放棄已經占領的夔州府，率部沿通川江直下順慶府廣安州，然後兵分兩路，劉文秀率部沿江而下攻重慶府合州，自己率主力西入潼川州威逼成都。同時，劉道紅也率部出梓潼進犯綿州。
王大梁進占漢中時，瑞王朱常浩舉家入蜀避難成都。此時劉道紅和張獻忠號稱五十萬大軍逼近成都，朱常浩勸蜀王朱至澍遷走避禍，遭到拒絕，朱常浩隻好帶著瑞王府上下遷到重慶。
蜀王朱至澍留在成都，在四川巡撫田仰、成都總兵劉佳胤等官員的請求下，拿出數萬兩白銀犒賞軍民，招募鄉勇，加固城防。
朱燮元也命敘瀘守備張令率軍北上救援。
成都城內有成都前、後、左、右四衛及成都左護衛、寧川衛六衛兵力，但全都缺員缺額，其中的青壯精銳也在前期被秦良玉和秦佐明抽調走了。劉佳胤主持防務後清理整編實際得到兩萬人，田仰利用蜀王捐贈的錢糧又招募得數萬人。
九月二十五日，劉道紅和張獻忠攻破漢州城，義軍兵臨成都城下。張獻忠帶人晝夜攻城吸引守軍注意，劉道紅則帶人向城牆方向挖掘地道，將大量火藥堆放在城牆下方。
二十九日，義軍點燃了地道內的火藥，成都城北門和角樓被炸塌，爆炸轟天裂地，磚石木屑滿天亂飛，城上守軍嚇得四散逃跑，全無抵抗之力，農民軍通過倒塌的城牆衝殺入城。
張令部援軍從南門入城。張令帶人直衝城中蜀王府，卻發現朱至澍已經帶著家眷投井自儘，蜀王府屬官仆從皆已逃散。無奈，張令隻能指揮部下在城中巷戰，掩護百姓和殘餘守城官兵從南門撤出。
劉佳胤為了給張令斷後，率數百將士死守南門，奮戰至死，壯烈殉國。
張令帶著大量敗軍和百姓，行軍速度十分緩慢，很快就被義軍追上，張令部且戰且退，傷亡慘重。
幸好敘南衛指揮使魯印昌和嘉定州守將陳其赤率部在龍泉驛一帶設伏，擊潰了義軍追兵，張令才順利撤往簡州。
張獻忠占領成都後得到了蜀王府庫中的巨額財富，還要大肆搜刮城內居民的財物糧食，在成都府抓捕明廷官兵、官差吏員、商人地主、士紳生員以及參與守城的百姓，將他們全部捆綁，用繩子串連起來，拉到江邊斬首棄屍，一時間，血水染紅了江麵，屍體堵塞了河道。
後來魯印昌在敘州府打撈收斂被江水衝下的無頭屍體都有數千具。
張獻忠短暫休整過後繼續向外拓展，成都府以南的卭州、雅州、眉州、嘉定州等地相繼被他攻陷，直到在敘州府富順縣被朝廷官兵擊敗才消停下來。
十一月十六日，張獻忠在成都稱帝，建國號“大西”，改元“大順”，改成都為西京，大西政權正式建立。
張獻忠封孫可望為平東王，劉文秀為撫南王，白文選為安西王，艾能奇為定北王。
張獻忠仿照明廷行政架構，設置左右丞相、六部尚書等文武百官，頒行《通天曆》，設錢局鑄“大順通寶”；開科取士，選拔進士，任命郡縣職官；宣布對西南各族百姓減免三年賦稅。
四川隨之形成了幾大勢力割據的局麵。
第一是占據以成都為核心川中地域的大西政權。大西國剛剛建立，自然是以安定民心、穩固地盤、招兵買馬擴充實力為主要目標，張獻忠也暫時停下了大規模對外用兵。
第二是占據川北保寧府、龍安府、鬆潘等地的漢中王府政權。王大梁沒有逐鹿中原、一統天下的野心，整個漢中王府上下也是以自我保護、苟且偏安的心態為主，所以在占據川北後，王大梁派兵控製了陝西鞏昌府的徽州和階州便停止了對外擴張。
第三是盤踞在川東夔州府的白綾軍。朱由楝和他的部下是為了向張獻忠複仇才入川的，取得夔州府後他們才猛然驚覺江南集團的叛亂已經被平定，他們已經成為孤軍。白綾軍一時無法突破大西軍在順慶府的防守，朱由楝便休兵整頓，在夔州府通過各種方式尋找、招收江南集團殘黨，壯大自身力量。
第四是保有川南重慶府、敘州府、馬湖府、遵義軍民府等地，以朱燮元為首的大明朝廷勢力。朝廷和四川聯係困難，也無法給予任何物資援助，好在張獻忠入川前朱燮元上任貴州巡撫已有一段時日，依靠貴州及川南的力量，朱燮元又得到雲南黔國公府沐家的支持，對抗張獻忠，保住川南也是沒有問題的。
四川一時間變成了一片國中之國，成為幾大勢力的角逐場。
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