1930年3月，蒋、冯、阎中原大战前夕，刘存厚派代表余绍琴到南京谒见蒋介石，请求准许吴佩孚回山东原籍。25日，吴佩孚以“兴国军”总司令名义，发出军事委任状。4月，中原大战爆发，北洋军阀重新酝酿，提出段、吴合组政府的主张，各方军阀代表先后来河市坝，与吴商讨局势。5月6日到29日，吴佩孚三次通电进行试探，并与刘存厚密商，定于6月4日由达县启程出川。后来，吴佩孚出川受阻，刘存厚又劝吴移住宣汉偏僻小镇下八庙。
1931年春，冯、阎战败，“兴国军”成为泡影。5月，刘存厚盛宴欢送吴佩孚赴蓉，赠送路费银20000元。结束了刘存厚与北洋军阀相互勾结，企图再起的一枕黄粱。
刘存厚在达县无善政可言，搜刮人民最为厉害。除国、省规定的税收外，他还私收税捐，名目繁多，并将田赋改为一年两征，民国22年时，已预征到民国40多年。他还在达县开设兵工厂、造币厂，制造枪弹、银元和铜元。
万源、城口的农民在刘存厚统治下，生活十分痛苦，1929年1月，自动组织了数千人的抗租军，与刘存厚作斗争。7月，共产党员李家俊领导农民，夺得刘存厚部意国枪百多支，于1930年1月改编抗租军，成立了四川第1路红军，在万源、城口一带开展游击战争。刘存厚与豪绅联合，从军事上封锁红色区域，烧毁房屋，挟逼农民作前锋进攻红军，违则格杀勿论。残酷地镇压了成源红军。
1929年7月22日，刘存厚被迫受任国军新编第15师师长。1933年5月，蒋介石将国民革命军第23军的空头番号拨与刘存厚。10月20日，中国工农红军第四方面军进攻达县，刘存厚弃城逃跑。21日，红军正式入城，结束了刘存厚在达县近10年的统治。
刘存厚逃到梁山（今梁平），10月28日，蒋介石以“轻弃防地”罪名，下令将刘撤职查办。残部改编后，由其弟刘邦俊代理第23军军长，归王陵基指挥。至此，刘存厚彻底平息了争雄四川的野心，开始了长达16年在成都做寓公的寂寞生活。
刘存厚经万县、重庆到成都，用多年搜刮所得，在成都购置园林一处，修葺之后，名为“榆园”，闭门隐居。又在简阳草池堰购置一处庄园，题为“桂里山庄”。并在山庄对面山嘴为自己建造“崇威将军茔”生圹。一圹三穴，列墓道石翁仲。
1949年全国解放前夕，刘存厚旧友阎锡山任国民政府行政院长时，用飞机送刘存厚去台湾。刘存厚闲居台湾，祖孙三代合住一座小木房，生活颇为拮据。川中闲散将领杨森等人，与之时有过从，但都无力资助周济。他曾在与乡人诗中自况云：“蹉跎容易又三春，一事无成唯虑贫。谁识路旁卖瓜客，曾为麟阁画图人？”据《台湾四川文献月刊》所记，刘存厚于“四十九年六月卒于台北，得年七十有六”（原记“1962年病逝于台湾，享年77岁”，误，今特正之）。
刘存厚思想顽固，是四川最早的日本士官生，资格最老，他的部队在四川也是最旧式军队，一贯拥护北洋军阀，直到1930年仍挂北洋政府五色旗，联合国家主义派。1931年中，因势力孤弱，时感危险，才被迫电告刘湘，自愿服从编遣，被迫接受蒋介石委任的职务。在他统治达县时残酷镇压共产党。对国民党在达县的组织活动，也进行压制。他信奉国家主义，提倡尊孔读经。他统治达县时期，达县的国家主义分子活动猖獗。他生活有规律，不嗜烟酒茶。在成都闲居时，积书万卷，并收藏许多金石碑版法帖名画。喜好书法吟事。书法董玄宰，诗学白乐天。晚年双目失明，写字时全凭积累经验，挥洒草书，笔力仍劲健。
