此時，清軍大兵壓境，李自成節節敗退，兵力已然捉襟見肘，自是無暇兼顧川北戰事，馬科久等援軍不至，又見搖黃十三家歸附大西軍，廣元勢蹙，遂領兵撤回漢中，與韓文合力抵御大西軍的進攻。
張可旺率軍追過寧羌，在五丁峽與大順軍遭遇，馬科見大西軍聲勢浩大，不敢硬拼，立刻傳令全軍依托地勢據險堅守，張可旺連攻數日，白白折損了不少將士，卻是毫無進展，兩軍一時相持不下，誰都無法取勝。
就在張可旺一籌莫展之際，忽有張獻忠密諭傳來，說大順軍既已退入陝西，且不必再追，即刻撤軍返回成都，待開春重新部署之後，再全力攻取西安。
張可旺本就是歸心似箭，見了密諭自是求之不得，遂留下白文選鎮守廣元，然後與定國一同撤軍返回。
進了成都，張可旺和定國顧不上回府休息，就立刻馬不停蹄地趕往宮中向張獻忠復命。見可旺和定國風塵僕僕而來，張獻忠連忙吩咐太監為他們搬來座椅，奉上糕點香茶。
二人一路趕回，早已是饑渴難耐，當即也不跟張獻忠客氣，一坐在椅上，抓起糕點就往嘴里送，又從托盤上接過茶杯，就著茶水將糕點囫圇咽下肚去，然後將茶杯放回托盤，你一言我一語地向張獻忠述說起驅逐大順軍出川的經過。
張獻忠听得是興致勃勃，中間還時不時地插上兩句，等二人把話說完，張獻忠這才向他們詢問道︰「如今川蜀基本平定，一班文臣皆勸老子早正大位，立國建號，與李闖爭奪天下。然而也有人勸老子將蜀王的兒子立為監國，奉大明正朔，收拾人心，等天下大定之後再殺了那個姓朱的小兒，自己做皇帝。你們都是俺老張的兒子，老子的天下，將來也就是你們的天下，依你們看，該如何抉擇為妥？」
張獻忠話音剛落，定國便抱拳言道︰「父王，大明畢竟有近三百年基業，人心尚在，非一朝一夕能夠消亡。如今李自成逼死崇禎帝，已成眾矢之的，咱們不妨立那蜀王世子為帝，延明正朔，如此一來，那些仇恨李自成的官民士紳必將歸附于我，分散于各地的前明官軍，亦不再與我為敵！我大西軍便可以整合全部力量，與李自成一較高下！」
張可旺一听當時就不樂意了，連連搖頭道︰「老二之言大謬！這兵馬都是咱們自己招的，官民投降的也是咱們大西軍，與那朱家的小子有個屁干系？父王你想，咱們舉事也有十幾年了，燒皇陵，殺藩王，哪一件干的不是反對他朱家皇帝的事？如今為了消滅李自成，卻要咱們擁戴朱家的小子，這是何道理？」
張獻忠見二人意見相左，所言又皆有一定道理，一時也沒有了主張，于是吩咐二人暫且退下，待自己深思熟慮之後再做決斷。
次日清晨，文武百官循例前來朝賀，張獻忠身穿西王冠冕，端坐于承天殿上，在鼓樂聲中，眾文武排著整齊的隊列，緩步走進承天殿。
待至賀畢，張獻忠留下汪兆齡等文武官員二十余人殿上賜座。
等到眾人皆已坐定，汪兆齡旋即起身走到大殿中央，躬身向張獻忠誦賀道︰「王上承天應命，鼎定蜀府，三川郡邑，望風而降。寰海宇內，莫不臣服，臣等慶拊龍鱗，擇棲良木，萬里追隨，終得償志。惟願王上早正大位，以告天下，以安民心！」
汪兆齡的這番說辭，張獻忠听得是雲里霧里，忍不住把話打斷道︰「汪丞相，你這繞來繞去的，把老子都繞糊涂了，不必這麼嗦，你想要干啥，直說就是！」
汪兆齡連忙伏跪在地，叩首稟報道︰「昨夜微臣與諸位大人商議，大伙都是一個意見，請王上早日登基稱帝！」
昨夜張獻忠一宿未眠，想的全都是稱帝之事，今日見汪兆齡提起，張獻忠猛地從寶座上站了起來，背扣雙手，掃視一眼殿中諸臣，繼而言道︰「這些時日，不少人勸老子先扶立朱明後裔，挾天子以令諸侯，然而老子思慮了多日，如今南京已經立了一個福王，老子就算再立一個蜀王，招牌亦不如他南京的響亮，況且那李自成都已經稱了帝，老子不比他差，如何就做不得皇帝？」
汪兆齡見張獻忠答應稱帝，不禁欣喜若狂，趕忙跪倒在地用顫抖的嗓音高呼道︰「大西開國，天命所歸！陛下上承天命，下應民心，實乃普天同慶之盛世也！」
就在說話間，承天門外忽然傳來一片嘈雜之聲，張獻忠不明所以，趕忙吩咐張可旺下殿查看。不一會兒功夫，就見張可旺捧著一大疊勸進表章回到了承天殿中。
張可旺讓太監把勸進表遞至張獻忠案前，然後抱拳稟報道︰「承天門外是各營將士以及地方縉紳叩闕上表，請父王早正大位！兒臣剛剛已向他們宣布，父王答應擇日登基，他們這才陸續歡呼散去。」
張獻忠滿意地點了點頭，伸手拿起勸進表，隨意翻看了幾頁，上面盡是些晦澀艱深的長篇大論，猶如天書一般。
張獻忠將厚厚一疊勸進表重新扔回案前，自嘲著說道︰「一堆之乎者也，它們認得老子，老子卻不認得它們！也罷，既然大家都讓老子登基，老子登基便是！你們且趕緊替老子挑個好日子。」
汪兆齡早有準備，不慌不忙地說道︰「王上，明日便是大吉之日！十一月子屬水，十六日又是金日，水能生金、克火！正是預示我大西克勝朱明的黃道吉日也！」
「什麼？明日就登基？這未免也太倉促了吧！」張獻忠不可置信瞪大了雙眼，還以為是自己听錯了。
一旁嚴錫命連忙解釋道︰「王上盡管放心，登基所用之袞冕輿服，郊天祭祀之地，以及玉璽寶座皆早已準備妥當，大典禮儀流程，諸文武大臣也都演練過很多次了，只待黃誥頒下，一切自然水到渠成！保證萬無一失！」
張獻忠听罷不禁哈哈大笑道︰「好啊，到頭來老子倒是最後一個知道的！既然如此，擇日不如撞日，明天就明天吧！」
「王上聖明！」這些文臣前來歸附，本就是為了當一個從龍之臣，如今心願達成，自是歡呼雀躍。
等到群臣歡呼完畢，定國這才上前躬身言道︰「父王，如今天下四分，各自建元，其中福王于南京繼承明朝帝統，盡管僅剩半壁江山，卻是人心歸附；李自成雖失京師，然仍佔有陝西、山西、河南諸省，河塞之險牢不可破，可謂坐擁地利；滿洲以為明討闖之由，竊居京師、河北、山東，是佔了天時。然我大西旬月就得巴蜀，紳民爭相歸附，已得人和；蜀中內有沃野千里，外扼四塞險阻，再得地利；南京草創，李闖新敗，又兼得天時！天時地利人和我皆佔齊，巴蜀雖小，卻能以此根基囊括天下！不過當今形勢，最重要的還是順應人心，先前兒臣贊同扶立蜀王世子也是此意！現父王既已決定稱帝，但仍需優待前明宗室，承襲前朝舊制，如此方能夠天下歸心，成就萬世基業！」
「定國所言極是，咱們立國第一要務便是要確定規矩制度！」張獻忠將目光轉向嚴錫命等文臣，繼續說道，「你們都是有大學問的人，這些事還得勞煩你們多多費心了！時間緊迫，下午就議個章程出來，待日暮之前報于我知！」
從承天殿下來，汪兆齡、嚴錫命、吳繼善、王國寧、宋日英、江鼎鎮、龔完敬、胡默等文臣各帶喜色，互相揖賀了一聲「恭喜！」，然後便一齊退到朝房，商議新朝章程去了。
十一月十六日，張獻忠正式在承天殿登基稱帝，國號大西，以成都為西京，蜀王府為皇宮。改元大順，造新歷，曰通天歷，並鑄大順通寶，頒行全川。
詔民間稱自己為老萬歲，家家戶戶皆必須立「西朝皇帝萬歲」的牌位于家門口，供奉香花。
冊封張可旺為平東王、張定國為安西王、張文秀為撫南王、張能奇為定北王，張可旺與張定國俱稱千歲，並于蜀王府內建造東西二王府，張可旺居東府，定國居西府。
又以張可旺節制文武百官，改明舊制，設丞相一職，所有一切大小事務先由丞相裁決，然後呈報皇帝。
封汪兆齡為東閣大學士兼左丞相、嚴錫命為內閣大學士右丞相；另有吏部尚書胡默、戶部尚書王國寧、禮部尚書吳繼善、兵部尚書龔完敬、刑部尚書李時英、工部尚書王應龍；京畿道御史齊之奐。
並設四將軍︰張可旺為平東將軍，監十九營；張定國為安西將軍，監十六營；張文秀為撫南將軍，掛先鋒印，監十五營；張能奇為定北將軍，監二十營。
設五軍都督府︰中軍府都督兼五城兵馬司都督王尚禮，提督御營，提督皇城都指揮竇名望；另有前軍府都督白文選、後軍府都督馮雙禮、左軍府都督馬元利、右軍府都督張化龍、水軍都督王自奇、水師左都督王復臣、水師右都督王自羽等。
除王尚禮、竇名望兩都督坐鎮成都外，其余各都督皆統兵分鎮于各地州縣。
由于正值非常時期，成都城內嚴格實行門禁和保甲法，各門設一兵部、二都督，門軍守備一千人，嚴查出入人等。同時為了方便戰時調兵，張獻忠還下旨將成都城內的主要街道盡數拓寬至十來丈，所有妨礙街道拓展的房屋全部拆毀，改造後的街道能容納五十騎並行而過。
登基大典結束後，為了填補各州縣官吏的空缺，張獻忠當即傳諭全川軍民人等，要在成都開科取士。一時間，前來應試的生員多達九千余人，遂以汪兆齡為主考，嚴錫命為副主考，劉承吉為提調。經過多輪會試，取進士五十名參加廷試。
廷試在保和殿舉行，由張獻忠親自主持，張獻忠當場手書大字試題一道︰《以兵脅蜀，同定江山》，命太監傳示各座，照題做文。最終選定樊為璧為狀元，歐陽直為榜眼，史纘傳為探花。
隨即，張獻忠又對大西軍進行了大刀闊斧的整編，合計編為一百二十個營，每營設一名總兵，總兵之下，另設副將、參將、都司、游擊諸官。
每十營設都督一名，全國共設都督十二名，其中以四十個營駐防成都四門，由張可旺、張定國、張文秀，張能奇四將軍統御，其他八十個營分駐于各州縣。另還有龍韜、虎略、神策、天討、虎賁、鷹揚、天威、羽林、虎威、豹韜十營，為中軍都督管轄，稱御營，一切地方事物皆由中軍府都督王尚禮負責裁決處分，若非重大事務，不必上奏皇帝。