大西軍初進四川時，曾在名義上承認李自成大順政權的正統地位，遵用永昌年號 。不久傳來了大順軍被清軍擊敗的消息，李自成派黎玉田和馬科統兵入川，又直接觸犯了張獻忠的利益，使他難以忍受。因此，他先派部將，繼而親統大軍來到川北，一舉擊敗馬科部，把大順軍趕回陝西。張獻忠為了紀念這個勝利，把綿州改為得勝州，派設了地方官員和鎮守將領。川北一仗標誌著張獻忠同李自成兩大農民軍公開決裂。李自成在抗擊清兵尚且自顧不暇的時候，派出軍隊去同張獻忠爭奪四川，儘管他的部隊收取的是大西軍尚未到達的明政府管轄州縣，畢竟有傷和氣。但是，張獻忠卻走得更遠。他在綿州取勝之後，竟然一不做二不休，於十一月間派出軍隊進攻大順政權管轄的陝西漢中府。結果被大順軍漢中守將賀珍擊敗 。在全國形勢由於清政府推行民族征服政策而日益惡化的時候，大西軍和大順軍卻兵戎相見，其對雙方的影響都是相當不利的。漢中之戰僅僅過了一個多月，大順軍就在清軍進攻下被迫放棄陝西。李自成固然不能指望得到張獻忠的支援，而在大順政權傾覆之後，大西政權也失去了北面的屏障，直接處於清軍攻勢的威脅之下。
張獻忠佔領成都後，便正式建立政權，初稱大西國王，不久稱帝；定年號為大順 。以成都為西京，蜀王府邸為宮殿。其立國措施主要有以下幾項：
一、設立官職，開科取士
朝廷設立丞相、六部尚書等官職。以汪兆齡為左丞相，嚴錫命（四川綿州人）為右丞相，政事多裁決於汪兆齡。胡默為吏部尚書，王國麟為戶部尚書 ，吳繼善為禮部尚書（不久處死，以江鼎鎮代替），龔完敬為兵部尚書 ，李時英為刑部尚書，王應龍為工部尚書。
值得注意的是，張獻忠入川初期，很重視延攬四川地方人材。左、右丞相中安排了一個四川人士，六部尚書中王應龍是延安工匠出身，跟隨張獻忠多年的老戰士；胡默和李時英是在湖北參加張獻忠起義軍的知識分子，共過患難，讓他們掌握用人和刑殺大權比較放心，此外的三部尚書（同丞相一樣各佔一半）都是就地取材，任用了四川人或明朝四川降官。川北巡撫也由四川廣元人吳宇英擔任 。
為了爭取地主階級知識分子的支持，張獻忠在四道各設學官一人，開科取士。命令各州縣起送士人參加科舉，規定若有父兄阻擋子弟赴試，要受到嚴厲懲罰。從當時人士的記載中可以看出，地主階級知識分子中心懷疑懼者固不乏人，但多數還是抱有善意或者熱中功名的，故參加大西政權科舉的人相當踴躍。考試方法改八股為策論。張獻忠親自寫了一篇《萬言策》，「歷評古今帝王，以西楚霸王為第一」 ，頒發學宮，供士子學習。考試及格的人由吏部分別授官。大西政權的科舉制度，包括了籠絡士子和加意防範的雙重意義。一方面盡量用功名爭取士子，雖然當時管轄範圍不到一省，科舉卻分為入學、中舉、進士三級。一六四五年科試之後不久，「又以為不得真才，仍復設科，是一年兩科舉也。一時舉人、進士固多，而狀元、榜眼同出一州」 。另一方面又規定「未取童生不許躲閃，已中者不得寧家，未中者不得在鄉居住。以為秀才在鄉造言生事，並家眷盡驅入城中，十人一結，一家有事，連坐九家」 。這些措施，實質上反映了大西政權對地主階級既爭取，又控制的態度。
二、軍制
大西的軍制，有正規軍和地方武裝之分。正規軍共四十八營，以孫可望為監軍節制文武平東將軍，劉文秀為掛先鋒印撫南將軍，李定國為安西將軍，艾能奇為定北將軍 ；以王尚禮為提督御營，竇名旺為提督皇城都指揮，王復臣、王自羽為水軍左、右都督。此外，大將尚有張君用、馬元利、馮雙禮、白文選、劉進忠等。上述將領除王尚禮、竇名旺外，都經常統兵分鎮或分巡各州縣。
為了維護地方治安，大西政權在各州縣還組織了地方武裝，稱為里兵。史料記載，大西政權「有里兵，皇兵名色。按戶口僉派，三丁抽一，皇兵出師，里兵守城。」 僅在簡州一地就有「里兵五百人，屬偽都司管轄」 ，定期進行操練。
三、肅清內奸，厲行法治
張獻忠深惡朱明宗室的魚肉人民，入川後就下令：「凡王府室支，不分順逆，不分軍民，是朱姓者，盡皆誅殺。」 防止了地主階級利用正統旗幟擁立朱元璋的子孫發動叛亂。為了防範敵探姦細，大西政權實行了嚴格的戶籍制度，如在廣元，「城中居民不論老幼男女，一切入籍，不能遺漏一名。」 西京成都的城禁更是十分森嚴：
「四城門不許擅行出入。凡城內出者，先赴兵馬司處投遞手本，上開某街等幾鋪或某坊某人出到某處，左右鄰某人，戶首某人，保結某人，有無家口，約某日回城。如至期不回，先拘左右鄰及戶首斬殺，後拘出城不回之人家口，不拘老少，盡數斬殺。其城外入者，兵馬司盤問明白，填給入票。事畢出城，驗繳原票方行放出。如或有失落原票者，即殺不放。如系本日往還者，則於左頰印一圖書，至晚驗明圖書方行放出。倘或有被汗水磨擦，圖書不明者，亦拘留斬首。」
又派出緝事兵丁，化裝成平民於大街小巷往來巡查，發現有「譏訕新朝」言論者，立即綁赴王尚禮處嚴加懲辦。一天夜間，有個男子絮絮閑談，他的妻子阻止說：「夜深了，你還是張家長李家短說個沒完沒了。」被緝事兵丁聽得，第二天捉將官里去。張獻忠得報後大笑道：「這是說我家長，自成家短，是個良民嘛！」下令給賞釋放 。在這種政治空氣下，城中百姓雖不免感到精神緊張，但大西政權肇建之初，敵對勢力尚欲蠢動之時，嚴加警戒也是可以理解的，當然手段過於殘酷了些。
四、經濟措施
大西軍在湖廣的時候，曾經宣布過錢糧三年免徵的政策，軍餉等費用都是取之於沒收官府、宗室和官紳地主所得。入川以後有否改變，沒有見到明確的記載 。從現有的材料來看，大西政權在四川沒有實行按土地或人口徵收賦稅的政策。幾十萬大軍和各級政權的消費，基本上是依賴沒收和打糧。當時人士傅迪吉和李蕃的著作中，都描述了大西軍出外打糧的情況。明末社會中，家有餘糧的固然主要是地主，可是這種見糧就拿，見豬就殺的政策，必然要侵犯到一般農民的利益。如果說這種作法在流動作戰時期還有它的合理性的話，那麼作為一個相對穩定的政權，繼續這麼辦就必然走到難以為繼的地步。它不僅不利於恢複和發展社會生產，而且必然導致生產的萎縮和停頓 。這不能不說是大西政權在四川站不住腳的重要原因之一。
同大順政權相類似，大西政權也曾經「取富戶追贓。」 「拘紳衿富室大賈罰餉銀，皆以萬計，少亦數千，不問其力之足否。事甫畢，則又戮之如初。」 在雅州「止發土戶（指土司）錢糧助餉，地方尚未殘破。」
為了便於民間貿易，大西政權鑄造了大順通寶，製作精工，同明末的薄劣惡錢適成鮮明的對照 。張獻忠還下令專門鑄造了「西王賞功」錢，分金、銀、銅三品。這種錢顯然是供賞賜有功將士之用。其鑄造的時間大約在入川以後至稱帝以前，至於是否可在市場流通尚不清楚 。史料中可以看到不少當地百姓「入營貿易」的記載 ，說明大西政權是保護商業的。
五、對西方傳教士的態度
張獻忠在成都建立政權以後，禮部尚書吳繼善曾推薦明末來川傳布天主教的耶穌會士利類思（義大利人）、安文思（葡萄牙人）「才德兼優」，可備顧問。獻忠依言派禮部官員前往聘請。接談時，獻忠從他們那裡得到了許多聞所未聞的知識，感到非常高興，待以上賓之禮。不久，以二人「深通天文地理，又知各國政治」，賜以「天學國師」徽號，由國庫按月發給銀兩。這兩個耶穌會士通過同張獻忠的接觸，發現他「智識宏深、決斷過人」，「天姿英敏，知足多謀、其才足以治國。」 張獻忠抱著很大的興趣向兩位傳教士詢問了西學和西方各國政治制度，風俗人情，兼及天主教教義和「教內事件」，注意吸收當時西方比較先進的自然科學知識。他「問算學之事甚多」，並且「隨同左右辯論，頗有心得。」他還委派傳教士帶領工匠用紅銅造天球、地球和日晷各一座。造成後，張獻忠「視若異寶，飭令將天、地二球排列宮中大殿上。以壯觀瞻。」 他多次向傳教士索取天文書和算學書，表明他對西方的科學技術非常關注。
然而，張獻忠卻不贊成在中國傳播天主教。他很得體地對傳教士們說：「吾深知爾等之教，活而且聖。惟一天主真神，應受朝拜，爾等當朝拜之。然當在歐洲朝拜之。因我等生於中國，亦有我等之敬禮，謹當守之。爾等之天主亦願在爾歐州享受敬禮，因彼處有多數人敬之故也。天主不願在中國受敬禮，亦不令人尊之敬之，因此地之人心錮閉，隨從其祖宗之教故也。是以爾等教律緊要諸書，爾等宜保存之，並耐心等候吾將全國平服後，即當送爾等還鄉。彼時煩爾等多遣天文學士及天文諸書惠寄來華。」在一位封建社會中出身於社會底層的農民領袖