大西军初进四川时，曾在名义上承认李自成大顺政权的正统地位，遵用永昌年号。不久传来了大顺军被清军击败的消息，李自成派黎玉田和马科统兵入川，又直接触犯了张献忠的利益，使他难以忍受。因此，他先派部将，继而亲统大军来到川北，一举击败马科部，把大顺军赶回陕西。张献忠为了纪念这个胜利，把绵州改为得胜州，派设了地方官员和镇守将领。川北一仗标志着张献忠同李自成两大农民军公开决裂。李自成在抗击清兵尚且自顾不暇的时候，派出军队去同张献忠争夺四川，尽管他的部队收取的是大西军尚未到达的明政府管辖州县，毕竟有伤和气。但是，张献忠却走得更远。他在绵州取胜之后，竟然一不做二不休，于十一月间派出军队进攻大顺政权管辖的陕西汉中府。结果被大顺军汉中守将贺珍击败。在全国形势由于清政府推行民族征服政策而日益恶化的时候，大西军和大顺军却兵戎相见，其对双方的影响都是相当不利的。汉中之战仅仅过了一个多月，大顺军就在清军进攻下被迫放弃陕西。李自成固然不能指望得到张献忠的支援，而在大顺政权倾覆之后，大西政权也失去了北面的屏障，直接处于清军攻势的威胁之下。
张献忠占领成都后，便正式建立政权，初称大西国王，不久称帝；定年号为大顺。以成都为西京，蜀王府邸为宫殿。其立国措施主要有以下几项：
朝廷设立丞相、六部尚书等官职。以汪兆龄为左丞相，严锡命（四川绵州人）为右丞相，政事多裁决于汪兆龄。胡默为吏部尚书，王国麟为户部尚书，吴继善为礼部尚书（不久处死，以江鼎镇代替），龚完敬为兵部尚书，李时英为刑部尚书，王应龙为工部尚书。
值得注意的是，张献忠入川初期，很重视延揽四川地方人材。左、右丞相中安排了一个四川人士，六部尚书中王应龙是延安工匠出身，跟随张献忠多年的老战士；胡默和李时英是在湖北参加张献忠起义军的知识分子，共过患难，让他们掌握用人和刑杀大权比较放心，此外的三部尚书（同丞相一样各占一半）都是就地取材，任用了四川人或明朝四川降官。川北巡抚也由四川广元人吴宇英担任。
为了争取地主阶级知识分子的支持，张献忠在四道各设学官一人，开科取士。命令各州县起送士人参加科举，规定若有父兄阻挡子弟赴试，要受到严厉惩罚。从当时人士的记载中可以看出，地主阶级知识分子中心怀疑惧者固不乏人，但多数还是抱有善意或者热中功名的，故参加大西政权科举的人相当踊跃。考试方法改八股为策论。张献忠亲自写了一篇《万言策》，“历评古今帝王，以西楚霸王为第一”，颁发学宫，供士子学习。考试及格的人由吏部分别授官。大西政权的科举制度，包括了笼络士子和加意防范的双重意义。一方面尽量用功名争取士子，虽然当时管辖范围不到一省，科举却分为入学、中举、进士三级。一六四五年科试之后不久，“又以为不得真才，仍复设科，是一年两科举也。一时举人、进士固多，而状元、榜眼同出一州”。另一方面又规定“未取童生不许躲闪，已中者不得宁家，未中者不得在乡居住。以为秀才在乡造言生事，并家眷尽驱入城中，十人一结，一家有事，连坐九家”。这些措施，实质上反映了大西政权对地主阶级既争取，又控制的态度。
大西的军制，有正规军和地方武装之分。正规军共四十八营，以孙可望为监军节制文武平东将军，刘文秀为挂先锋印抚南将军，李定国为安西将军，艾能奇为定北将军；以王尚礼为提督御营，窦名旺为提督皇城都指挥，王复臣、王自羽为水军左、右都督。此外，大将尚有张君用、马元利、冯双礼、白文选、刘进忠等。上述将领除王尚礼、窦名旺外，都经常统兵分镇或分巡各州县。
为了维护地方治安，大西政权在各州县还组织了地方武装，称为里兵。史料记载，大西政权“有里兵，皇兵名色。按户口佥派，三丁抽一，皇兵出师，里兵守城。”仅在简州一地就有“里兵五百人，属伪都司管辖”，定期进行操练。
张献忠深恶朱明宗室的鱼肉人民，入川后就下令：“凡王府室支，不分顺逆，不分军民，是朱姓者，尽皆诛杀。”防止了地主阶级利用正统旗帜拥立朱元璋的子孙发动叛乱。为了防范敌探奸细，大西政权实行了严格的户籍制度，如在广元，“城中居民不论老幼男女，一切入籍，不能遗漏一名。”西京成都的城禁更是十分森严：
“四城门不许擅行出入。凡城内出者，先赴兵马司处投递手本，上开某街等几铺或某坊某人出到某处，左右邻某人，户首某人，保结某人，有无家口，约某日回城。如至期不回，先拘左右邻及户首斩杀，后拘出城不回之人家口，不拘老少，尽数斩杀。其城外入者，兵马司盘问明白，填给入票。事毕出城，验缴原票方行放出。如或有失落原票者，即杀不放。如系本日往还者，则于左颊印一图书，至晚验明图书方行放出。倘或有被汗水磨擦，图书不明者，亦拘留斩首。”
又派出缉事兵丁，化装成平民于大街小巷往来巡查，发现有“讥讪新朝”言论者，立即绑赴王尚礼处严加惩办。一天夜间，有个男子絮絮闲谈，他的妻子阻止说：“夜深了，你还是张家长李家短说个没完没了。”被缉事兵丁听得，第二天捉将官里去。张献忠得报后大笑道：“这是说我家长，自成家短，是个良民嘛！”下令给赏释放。在这种政治空气下，城中百姓虽不免感到精神紧张，但大西政权肇建之初，敌对势力尚欲蠢动之时，严加警戒也是可以理解的，当然手段过于残酷了些。
大西军在湖广的时候，曾经宣布过钱粮三年免征的政策，军饷等费用都是取之于没收官府、宗室和官绅地主所得。入川以后有否改变，没有见到明确的记载。从现有的材料来看，大西政权在四川没有实行按土地或人口征收赋税的政策。几十万大军和各级政权的消费，基本上是依赖没收和打粮。当时人士傅迪吉和李蕃的著作中，都描述了大西军出外打粮的情况。明末社会中，家有余粮的固然主要是地主，可是这种见粮就拿，见猪就杀的政策，必然要侵犯到一般农民的利益。如果说这种作法在流动作战时期还有它的合理性的话，那么作为一个相对稳定的政权，继续这么办就必然走到难以为继的地步。它不仅不利于恢复和发展社会生产，而且必然导致生产的萎缩和停顿。这不能不说是大西政权在四川站不住脚的重要原因之一。
同大顺政权相类似，大西政权也曾经“取富户追赃。”“拘绅衿富室大贾罚饷银，皆以万计，少亦数千，不问其力之足否。事甫毕，则又戮之如初。”在雅州“止发土户（指土司）钱粮助饷，地方尚未残破。”
为了便于民间贸易，大西政权铸造了大顺通宝，制作精工，同明末的薄劣恶钱适成鲜明的对照。张献忠还下令专门铸造了“西王赏功”钱，分金、银、铜三品。这种钱显然是供赏赐有功将士之用。其铸造的时间大约在入川以后至称帝以前，至于是否可在市场流通尚不清楚。史料中可以看到不少当地百姓“入营贸易”的记载，说明大西政权是保护商业的。
张献忠在成都建立政权以后，礼部尚书吴继善曾推荐明末来川传布天主教的耶稣会士利类思（意大利人）、安文思（葡萄牙人）“才德兼优”，可备顾问。献忠依言派礼部官员前往聘请。接谈时，献忠从他们那里得到了许多闻所未闻的知识，感到非常高兴，待以上宾之礼。不久，以二人“深通天文地理，又知各国政治”，赐以“天学国师”徽号，由国库按月发给银两。这两个耶稣会士通过同张献忠的接触，发现他“智识宏深、决断过人”，“天姿英敏，知足多谋、其才足以治国。”张献忠抱着很大的兴趣向两位传教士询问了西学和西方各国政治制度，风俗人情，兼及天主教教义和“教内事件”，注意吸收当时西方比较先进的自然科学知识。他“问算学之事甚多”，并且“随同左右辩论，颇有心得。”他还委派传教士带领工匠用红铜造天球、地球和日晷各一座。造成后，张献忠“视若异宝，饬令将天、地二球排列宫中大殿上。以壮观瞻。”他多次向传教士索取天文书和算学书，表明他对西方的科学技术非常关注。
然而，张献忠却不赞成在中国传播天主教。他很得体地对传教士们说：“吾深知尔等之教，活而且圣。惟一天主真神，应受朝拜，尔等当朝拜之。然当在欧洲朝拜之。因我等生于中国，亦有我等之敬礼，谨当守之。尔等之天主亦愿在尔欧州享受敬礼，因彼处有多数人敬之故也。天主不愿在中国受敬礼，亦不令人尊之敬之，因此地之人心锢闭，随从其祖宗之教故也。是以尔等教律紧要诸书，尔等宜保存之，并耐心等候吾将全国平服后，即当送尔等还乡。彼时烦尔等多遣天文学士及天文诸书惠寄来华。”在一位封建社会中出身于社会底层的农民领袖身上，竟然具有这样明确的区分精华和糟粕的卓识，实在是令人钦佩的。张献忠尊重传教士们的科技知识，但对于他们不远万里来到中国的隐情却洞若观火，“谓其借传教为名，暗行其私意，侦探中国底蕴，报知外国。”从后来公布的西方传教士超越宗教活动范围，私自搜集和记录中国政治、军事、经济、地理、风俗、人情等大量情报来看，张献忠的“智识宏深，决断过人”诚非虚语。
在四川建立的大西政权，本质上是农民革命政权，受到这个政权沉重打击的是官绅地主。不过，也有若干迹象表明这个政权正处于向封建政权转化的途中。张献忠入成都后，追求生活享受很是令人吃惊，仅后妃就多达三百余人。这种在生活上的追求，正反映了张献忠作为一位农民革命领袖，随着地位的变化而逐渐丧失了原先的朴素作风。由于后妃众多，太监也就成为必不可少的了。同李自成在西安建国以后的情况一祥，张献忠也把封建统治阶级恭避御讳的做法学了过来，不准人们使用“献”、“忠”二字，犯者严惩。连往代碑文上的献忠字样也一概铲掉。史料记载：“近日人家庙宇扁对石碑牌坊上，有犯张献忠名字，亦皆鑱去。”“献忠恶人犯其名字，自剑阁栈道抵成都，前人碑版皆凿之，虽嫌名亦讳，并刊去前代年号，故蜀无完碑。”