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王建与东川节度使顾彦朗曾同在神策军中，关系很好，陈敬瑄对此非常忌惮，害怕他们二人图谋西川，并问计于田令孜。田令孜道：“王建是我的儿子，我只要写一封信，就能把他叫来。”陈敬瑄大喜，派人拿着田令孜的书信去召王建前来。
王建得信后，非常高兴，到梓州面见顾彦朗，道：“父亲召我前去，我也想到蜀都去见陈公，向他求取一州。”并将家眷托付给顾彦朗，自率精兵二千西去蜀地。谁知王建刚刚行到鹿头关，陈敬瑄在幕僚的劝说下又后悔了，命王建返回阆州，并加强城池防御。王建大怒，攻破鹿头关，夺取汉州。
王建又进军学射山，一举攻取德阳。陈敬瑄遣使责问王建，王建道：“父亲召我前来，半路又命我回去，顾公一定会怀疑我，我已经没办法了。”并表示自己已经没有退路了。顾彦朗出兵帮助王建围攻蜀都，围攻蜀都三日，见无法破城，便返回汉州。不久，唐昭宗即位，命左谏议大夫李洵为两川宣谕和协使，下诏令顾彦朗罢兵停战。顾彦朗则要求朝廷另派大臣镇守蜀地，并为王建求取节度使的官职。文德元年，唐昭宗将西川的邛州、蜀州、黎州、雅州划为永平军，任命王建为永平军节度使。
陈敬瑄不肯奉诏，唐昭宗便派顾彦朗出兵讨伐，又任命王建为招讨牙内都指挥使。但围攻蜀都三年，难以破城，朝廷有意休兵。大顺二年，唐昭宗下诏恢复陈敬瑄官爵，令顾彦朗、王建罢返回镇地。
王建接到诏书后，不愿罢兵，上表请求继续攻城。王建派兵扼守剑门，切断了中原与两川地区的联系。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，并将蜀都围住。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、蜀都尹、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，罢兵返回蜀都。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都。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，并在蜀都设立行台，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，众将都赞成。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。