此后，王建首先逼降眉州的山行章，又招降资州、简州、戎州、茂州、嘉州、邛州等地，并将蜀城围住。田令孜登上城头对王建道：“我与您这么好的关系，怎么到了这个地步。”王建道：“我奉皇帝之命，讨伐不听诏令的人。”田令孜无奈，当夜进入王建军营，交出西川节度观察牌印。
次日，陈敬瑄开门投降。王建将陈敬瑄送往雅州，又任命田令孜为监军，但不久便派人将二人杀害。大顺二年，唐昭宗任命王建为检校司徒、剑南西川节度副大使知节度事、管内观察处置云南八国招抚等使。不久，东川节度使顾彦朗病逝。
景福二年，王建被加封为同平章事。乾宁二年，邠宁节度使王行瑜、镇国节度使韩建、凤翔节度使李茂贞联合进逼京师，诛杀宰相，并谋废唐昭宗。李克用在河东起兵勤王，王建也派兵救驾。
乾宁三年，王建在唐昭宗的诏令下，罢兵返回蜀地。同年七月，李茂贞再次进犯京师，烧毁宫殿，唐昭宗逃往华州。王建得知后，上表请求皇帝迁都蜀城。不久，王建被任命为凤翔西面行营招讨使，讨伐李茂贞。
乾宁四年，王建派兵攻打东川和凤翔。不久，王建取渝州、取泸州，开通峡路。同年五月，王建亲自率兵攻打东川。不久，唐昭宗诏令王建罢兵，王建不肯奉诏。唐昭宗贬王建为南州刺史，任命李茂贞为西川节度使。李茂贞拒绝接受任命，唐昭宗只得恢复王建官爵。十月，王建攻破梓州城，占领东川。
光化三年，王建兼任中书令，东川、信武军两道都指挥制置等使，赐爵琅琊王。天复元年，王建被改封为西平王。同年，唐昭宗被劫持到凤翔，梁兵将其围在城中。李茂贞坚守不住，打算求和。王建暗中派人劝说李茂贞，让其坚守城池，并称自己会出兵救援。
不久，王建派兵攻取兴元。天复二年，武定节度使归降王建，王建终于得以兼并山南西道。天复三年，荆南节度使病故，王建趁机夺取夔州、施州、忠州和万州。不久，王建被封为守司徒，进爵蜀王。
天复四年，王建与李茂贞修好，将女儿嫁给李茂贞的侄子李继崇。不久，朱温弑唐昭宗，立唐哀帝，并迁都洛阳，改元天祐。但王建仍使用天复年号，并在蜀城设立行台，自行任命官员。天复六年，王建取归州，占有三峡之地。
后梁开平元年，朱温篡位，建立后梁。王建不承认后梁的正统性，并传檄天下，要联合各藩镇讨伐朱温。但是，各藩镇都知道王建的真实用意，无人响应。王建又打算称帝，并写信给晋王李克用，要求二人“各帝一方”，李克用没有同意。
不久，两川之地不断有祥瑞出现。同年九月，王建召集将佐，商议称帝之事，众将都劝道：“大王虽然忠于唐朝，但是唐朝已经灭亡，现在正是天意要大王称帝？”于是，王建率领官员、百姓痛哭三日，随即即皇帝位，国号大蜀，并大封百官、诸子。
天祐五年，李克用病逝，其子李存勖继任河东节度使，袭封晋王，时年二十四岁。天祐二十年四月，李存勖接受诸镇劝进，在魏州称帝，改天佑二十年为同光元年，沿用“唐”为国号，又追赠父祖三代为皇帝，与唐高祖、唐太宗、唐懿宗、唐昭宗并列为七庙，以表示自己是唐朝的合法继承人。
同光元年十月初九日，李存勖命李嗣源率前军倍道兼程，向汴州进发。李嗣源抵达汴州，挥军攻城。朱友贞自杀，梁将王瓒开城投降，梁朝正式灭亡。同光三年九月，李存勖以魏王李继岌为主帅，统领六万大军，征讨前蜀。不久，李继岌率大军进抵蜀城，百官出城拜降。此战，唐军自出师至灭蜀，仅仅七十日。
在李存勖消灭蜀国的那一瞬间，大家觉得乱世似乎就要结束了。然而，李存勖在登基称帝后却胡乱治理内政，重用伶人宦官，猜忌功勋将帅，在把消灭蜀国的头号功臣郭崇韬杀死后，后唐终于爆发了更大的波动内乱。
同光四年四月，李克用的养子、李存勖最得力的军事助手李嗣源，由于担心遭受郭崇韬式的冤杀，决定起兵叛乱，向都城洛阳进军。李存勖在率兵仓皇逃离洛阳时，被乱兵所杀，结束了他皇帝生涯，李嗣源顺理成章地成为后唐新的皇帝。