戴戡利用刘、罗之战，通过梁启超等进步党人关系，靠拢段祺瑞，得兼代四川省长，集省长、督军、会办三颗大印于一身。此时戴、刘相互忌恨，张澜亦不甘戴独占权位，遂与刘存厚合作。五、六月，北京政府发生黎、段“府院之争”，段离京赴津，张勋拥溥仪复辟。7月3日，溥仪伪谕，授刘存厚四川巡抚伪职。5日，戴戡以“讨伐叛逆”名义，对刘存厚用兵，发动“戴、刘之战”。刘存厚通过吴莲炬在京、津奔走于段祺瑞、张勋之间，以观时变，因此，得溥仪伪谕后，并不表态。4日，刘存厚通电声讨张勋复辟，拥护共和；并通电揭露戴戡把持邮电、砌成刘罪的阴谋。5日晚，川、黔两军在成都北校场、西校场一带激战。两军持续战斗10余日。黔军在城内四处纵火，杀戮抢掠，甚于滇军。8日，黔军败守皇城。戴戡久待退驻叙府的罗佩金滇军来援，粮弹告罄，迫不得已，愿交出三印，撤军出城。刘存厚知道，戴意在与滇军会合后卷土重来，于是假意应允，事先已派出邓锡侯团驰赴龙泉驿、山泉铺一带，截击由蓉撤出的黔军，并阻击由资、简、荣、威西上的滇军。17日，戴戡交出三印由省议会保管，从南门出成都向仁寿退走。21日，在仁寿秦皇寺遭刘部伏击，戴戡自戕，随行将领多被俘杀。同月，段祺瑞击败张勋，由冯国璋代理总统，段重任总理。冯国璋任命川军第一师师长周道刚暂代四川督军，张澜暂行护理四川省长。在京的进步党领袖梁启超等人对戴戡之死十分悲痛，要求严办刘存厚，但段祺瑞置之不理。刘存厚又与川军周道刚、钟体道等，集合一、二、三师兵力，在成都东、南，以及川南广大地区，同滇、黔军进行了规模更大的“资、简阻击战”、“青、眉攻防战”、“资、内争夺战”。再次打败滇、黔军。11月，北京政府任命张澜为四川省长。12月，调周道刚为保威将军；18日，改任刘存厚为四川督军。刘存厚两次成都之战，客观上维护了四川的独立地位，也使他初步实现了梦寐以求的目标，登上了四川军阀的宝座。
在清帝复辟时孙中山举行护法，就任中华民国军政府陆军大元帅。1918年1月，熊克武就任四川靖国各军总司令，广州军政府秘书长章太炎转来孙大元帅讨伐刘存厚电令，于是，川、滇、黔靖国联军分路进攻成都。2月18日，刘湘等通电拥熊。刘存厚于是在19日同张澜率田颂尧等部退出成都。20日，熊部吕超入成都。刘存厚退到绵阳，与钟体道部汇合，暂驻一月余。刘存厚在绵阳预征一年田赋，派兵勒收，开四川田赋预征的恶例。然后，刘、钟部经广元、昭化（今并入广元），于6月9日退入陕西宁羌（今宁强）。7月，北京政府发表刘存厚为国军第21师师长，钟体道为第22师师长，划汉中、沔县、宁羌、城固、西乡、石泉、汉阴7县为刘、钟两部驻地，粮饷械弹均由北京政府供给。刘存厚于汉中设四川督军行署。张澜在北京设四川省长行署。11月，吕超等部攻汉中不克，败退回川。
刘存厚部退驻汉中后，在城乡开烟馆，摆赌场，估吃霸赊，奸淫妇女，无所不为，引起人民极大愤怒。刘存厚还在陕南一带估逼农民种植鸦片烟，派员督种，按亩收捐，曾引起驻京英国公使向北京外交部提出抗议。1919年1月，陕西省议会电告北京政府，指责刘存厚种植鸦片，抽收苛捐，请求调令离陕。1920年2月，陕西督军陈树藩、刘镇华等，先后7次电告北京政府，揭发刘存厚种种罪行。同时，陕西省议会宣布刘存厚祸陕罪状12条，请求北京政府迅予调离。陕人并讽以一联云：“早去一天天有眼，再来此地地无皮。”4月，陕督陈树藩对刘存厚下令逐客，限期离开陕西。
正当刘存厚蹙处陕南之际，熊克武在1919年2月就任由岑春煊广州军政府任命的四川督军职务。1920年，唐继尧指示吕超讨熊，川滇黔战争爆发。7月10日，熊克武率部离成都退守保宁（今阆中）。早在1919年，刘、熊即有文电往还。这时同病相怜，弃嫌修好，互商联合反攻驱逐滇黔军，并相约战事未决胜负之前，两人都不用督军名义。于是，刘存厚部西取成都，熊克武、刘湘部东取重庆。吕超于1920年9月5日退出成都。6日，刘、熊部克复成都。川军云集成都北、西、南，兵力81营，滇军退集东道，合吕超兵力63营，双方在龙泉山血战七昼夜，在成都近郊苦战五天，伤亡惨重。9月21日滇军败退。10月8日川军占领泸州，击毙滇军第2军军长赵又新。15日川军攻占重庆。30日熊克武抵渝，设立四川督军公署。11月8日，刘存厚返成都，也打出四川督军公署招牌。一时南北政府分别任命的两个四川督军，在成、渝对峙，分庭抗礼。刘存厚通过驻京代表胡景伊、吴莲炬与靳云鹏联络，请任命熊克武为四川省长，并任命川军各将领，引起熊克武和川军将领强烈反感，集怨于刘存厚一人。
