就在当年十一月十六日，张献忠在成都称帝，建国号“大西”，并改元“大顺”，以成都为西京。这时张献忠在四川己拥兵十余万，基本恢复到败给商毅之前的全盛时期。
而且张献忠到底还是读过一点书的人，到也懂得附庸风雅，称帝之后，不仅设置左右丞相，六部尚书、五军都督府等文武官员。还颁行《通天历》，设钱局铸“大顺通宝”行用。居然还玩起了开科取士，选拔三十人为进士，任为郡县各官。并封孙可望为平东王，刘文秀为抚南王，冯双礼为安西王，艾能奇为定北王。一时沐猴而冠，也搞得像模像样。
这时南明的弘光朝廷己经建立起来，以原川陕总督樊一蘅仍任原职，又任命原大学士王应熊为兵部尚书总督川湖云贵军务，并赐尚方宝剑便宜行事，驻扎遵义，以图收复四川。是年三月，明四川巡抚马干派副将曾英带兵攻陷重庆。四川各地残余的明将曾英、李占春、于大海、王祥、杨展等部，纷纷聚集兵马，响应号招，袭击大西军，一度还复夺了重庆，向成都进攻。
不过这时弘光朝廷的主要精力是对付南侵的清军，在四川作战的，都是本地的人马，根本不是张献忠的对手，很快就被张献忠击败，退守重庆，不敢在进攻。
同时清廷也派人下诏，诱降张献忠，但张献忠对此置之不理，而这时清军的主力都在江淮一带与商家军作战，也只满足于占领汉中、陕南之地，暂时也无心图取四川。而张献忠这时也不思进取，在成都养尊处优，又过了一年多的舒心曰子。
在顺治三年（1646年），吴三桂和尼堪奉命率军入川，也宣告张献忠在四川的好日子，终于过到头了。
吴三桂由夔州入川，首先进取重庆府，这时留守在重庆府的明朝兵部尚书、总督川湖云贵军务王应熊病故，余部曾英、杨展、于大海、王祥等人纷纷投降吴三桂，拱手将重庆府让给了清军。而另一路清军也在尼堪的率领下，由汉中南下入川，攻取了川北门户阆中。
于是吴三桂派部将马宝、夏国相由重庆率军西进，夺取川南州县，然后率师北指，进逼成都,而自己领军与尼堪汇合南下，分从两路夹击成都。
而张献忠也决定先击败南面的清军，然后再北上与吴三桂一战，于是亲率大军，出成都迎战马宝、夏国相部人马，打算双方激战于彭山的江口，那知淸军虽然兵少,但却十分悍勇,大西军根本不是对手,结果张献忠被清军打得大败，只好退回成都。马宝、夏国相也率军由南面逼向成都。
这时张献忠才知道清军厉害，不是明军可比的,因此也不敢在成都停留，决定率军北上迎战清军,并伺机逃入陕西去,仍然用用流冠战术,与清军周旋。同时还尽杀自己入川之后所纳的妻妾，幼子，然后分兵四路，分由孙可望、刘文秀、艾能奇、冯双礼为大军的护卫,向陕西进发。于当年十月，张献忠亲率大军，扎营于西充凤凰山，与清军对持。
大西军的士兵本来都是四川农民，一多半都是被迫入伍，以前大西军连胜明军，到还没什么，但这时见清军势大，自己不可敌，都心无斗志，因此纷纷逃亡。而张献忠闻报之后，欲将所有逃兵全部诛杀，部将刘进忠进谏道：“生灵不可妄杀。”但张献忠不纳，反调刘进忠回军凤凰山一同诛杀逃兵，但刘进忠害怕张献忠这时借故调自己返回，不敢自投虎口，于是连夜弃走，到清军的大营，向吴三桂投降。
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