李期隐约听到了风声，便多次派许涪到李寿的驻地，监视他的动静；后来又用毒酒杀害了李寿的养子、安北将军李攸，这行为彻底激化了双方的矛盾。李寿见形势危急，便伪造了妹夫任调的书信，谎称“李期要派人来杀我”，他的部众信以为真，纷纷请求出兵。李寿趁机率领一万多步兵、骑兵从涪城出发，突袭成都，还承诺攻克成都后，将城中财物赏赐给士兵，并任命部将李弈为前锋。
李期完全没料到李寿会突然来袭，一点防备都没有。李寿的长子李势当时担任翊军校尉（掌管禁军），见父亲大军到来，直接打开城门迎接，李寿顺利攻克成都，率军驻扎在皇宫门前。李期无奈，只好派侍中出城慰劳李寿，李寿却趁机上奏，指控建宁王李越、景骞、田褒、姚华、许涪以及征西将军李遐、将军李西等人“心怀奸诈、扰乱朝政”，将他们全部逮捕处死。随后李寿放纵士兵在城中大肆抢掠，过了好几天才安定下来。
之后，李寿假借成汉太后任氏的名义，下诏废黜李期为邛都县公，将他软禁在别宫；又追谥此前被李期杀害的戾太子（李班，李期的堂兄）为哀皇帝。
随后，罗恒、解思明、李弈等人劝李寿自称“镇西将军、益州牧、成都王”，向晋朝称臣，并把邛都县公李期送到东晋都城建康；而任调、司马蔡兴、侍中李艳等人则劝李寿直接称帝。李寿拿不定主意，便让人占卜，占卜的人说：“您可以当几年天子。”任调高兴地说：“就算只当一天天子，也比当诸侯强，何况是几年！”解思明却反驳说：“几年的天子，怎么比得上百世的诸侯（指归附晋朝后，子孙可长期世袭爵位）？”李寿沉思后说：“古人说‘早上明白道理，晚上死了也值得’，我还是要当皇帝。”
于是李寿正式登基称帝，改国号为“汉”，宣布大赦天下，改年号为“汉兴”。他派人用安车（古代高官乘坐的礼仪车）和束帛（古代聘用贤士的礼物）征召龚壮为太师，龚壮却发誓不再做官，对李寿赠送的财物一概不收。
李寿还重新建立宗庙，追尊父亲李骧为献皇帝，母亲昝氏为皇太后；立王妃闫氏为皇后，长子李势为皇太子；将原来成汉的宗庙改为“大成庙”，对官制、礼仪等制度大多进行了修改。他任命董皎为相国，罗恒为尚书令，解思明为广汉太守，任调为镇北将军、梁州刺史，李弈为西夷校尉，侄子李权为宁州刺史；朝廷的公卿大臣和地方州郡长官，全部换成了自己的亲信僚属；而成汉原来的大臣、皇室近亲以及从北方迁来的“六郡士人”（李特起兵时的核心力量），都被疏远排斥。
被软禁的邛都县公李期感叹道：“曾经是天下之主，如今却成了小小的县公，这样活着还不如死了！”五月，李期自缢而亡。李寿追谥他为幽公，用诸侯王的礼仪将他安葬。
这时，后赵王石虎因为前燕王慕容皝没有按约定会合赵军攻打段辽，反而独自占据了灭辽的好处，便打算讨伐慕容皝。太史令赵揽劝谏说：“岁星停留在前燕的分野之上，此时出兵一定不会成功。”石虎听后大怒，下令鞭打了赵揽。
慕容皝得知石虎要来讨伐自己，便立即整肃军队、做好防御准备，还撤销了六卿、纳言、常伯、冗骑常侍等官职。后赵拥有几十万士兵，前燕上下都极为震惊恐惧。慕容皝对内史高诩说：“该怎么办呢？”高诩回答说：“赵军虽然强大，但不值得担忧，只要我们坚守城池抵抗他们，他们就无能为力。”
随后，石虎派人四处去招诱前燕的百姓和少数民族，前燕的成周内史崔焘、居就县令游泓、武原县令常霸、东夷校尉封抽、护军宋晃等人都响应了石虎，一共献出了三十六座城池。游泓是游邃的侄子。冀阳郡那些从外地流亡来的士人，一起杀了冀阳太守宋烛，随后向石虎投降。宋烛是宋晃的堂兄。营丘内史鲜于屈也暗中派使者向石虎投降。武宁县令、广平人孙兴告知官吏百姓，一同抓获鲜于屈，列举他的罪状后将其处死，随后关闭城门坚守。朝鲜县令、昌黎人孙泳率领部众抵抗后赵的招诱。当地豪门大族王清等人密谋响应后赵，孙泳抓获并斩杀了王清；参与密谋的几百人惶恐不安地前来请罪，孙泳全都赦免了他们，让他们一起守城。乐浪太守鞠彭因为自己管辖的地区几乎都叛降了，便挑选了两百多名乡里壮士，一同返回前燕都城棘城。
戊子日，后赵军队逼近棘城。前燕王慕容皝想弃城逃跑，帐下将领慕舆根劝谏说：“现在赵强我弱，大王您一旦逃跑，赵军的气势就会彻底高涨，他们会收编我们的百姓，充实兵力、囤积粮食，到时候就我们就再也无法对抗了。我私下认为，赵人正希望大王您这样做，您怎能落入他们的圈套呢？如今坚守坚固的城池，我们的优势会增加百倍，即便赵军猛烈进攻，我们也足以支撑。我们可以观察形势变化，伺机出兵争取有利时机。就算守城最终失败，那时再逃跑也不晚，何必现在看到敌人就弃城而去，走上必亡之路呢！”慕容皝这才放弃逃跑的念头，但脸上仍满是恐惧。玄菟太守、河间人刘佩说：“如今强敌在外，众人内心惶恐，国家安危全取决于大王您。这个时候您无法推诿，应当振作精神来激励将士，不应表现出软弱。情况紧急，臣请求出兵攻击赵军，即便不能取得大的胜利，也足以安定人心。”于是，刘佩率领几百名敢死骑兵出城冲击赵军，所到之处赵军纷纷溃败，他斩杀、俘获一些赵兵后返回，前燕士兵的士气因此大涨。慕容皝又向封弈询问对策，封弈回答：“石虎凶残暴虐到了极点，百姓和神灵都痛恨他，他遭遇灾祸失败的日子不会太远了！如今他倾尽全国兵力远道而来，我们守城、他们攻城，形势对我们更有利。赵军骑兵虽强，却对我们无法造成大的祸患；他们长期屯兵城下，时间一长，内部必然会出现矛盾间隙，我们只需坚守城池等待时机即可。”慕容皝这才放下心来。有人劝说慕容皝投降，慕容皝说：“我正要夺取天下，说什么投降！”
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