早在咸康四年(338)四月，当石虎第一次讨伐慕容燕国之时，成汉帝国汉王、梁州刺史李寿将其侄儿、第三任皇帝李期诛杀，夺取了政权。其年，李寿39岁。李寿一共在位五年零三个多月，到晋康帝建元元年八月因病去世，获谥号昭文、庙号中宗。
李寿即位前，还是一位非常贤明之人，当时被蜀地人民称为贤相，可是等到即位之后，却新格大变。他一方面忙于清除李雄的残存势力，另一方面还要稳定己方阵营，因为自己阵营中有不少于希望向东晋朝廷称藩。与此同时，东晋又对成汉虎视眈眈，这促使李寿于咸康六年投靠了石虎，并与石虎约定合击东晋。
然而，成汉帝国无论是的上层大臣或者是底层的百姓，均不愿意与东晋朝廷为敌，这就导致成汉与石赵之间不可能存在合作关系。尽管与石赵德合作终止，但这次与石赵的通使却给李寿的治国理念带来了巨大的变化，而这一变化也最终给成汉帝国人民带来了巨大的灾难。
使石赵王国的使者向李寿汇报了石赵壮丽雄伟的宫廷建筑，并称石虎的严刑峻法威震异域。李寿于是开始比照着石虎的做法，广修宫殿。臣下有很小的过失，就立即下令诛杀，目的是树立自己的权威。自此，成汉帝国的百姓一边有严苛德律法，一边还要疲于赋税劳役，顿时人心惶惶。
晋康帝建元元年八月，李寿去世，时年44岁。太子李势即位，诏令大赦，尊母亲阎氏为皇太后，封妻子李氏为皇后。
李势，字子仁，是李寿的长子。由于李势膝下无子，李势的弟弟、大将军李广请求封自己为皇太弟。李广的请求让李势非常尴尬，李势严词拒绝了。成汉帝国智囊马当、解思明劝说李势应该同意。李势怀疑二人与弟弟同谋，屠灭了二人的三族。接着，他命令太保李奕率领军队袭击李广驻守的涪县（四川省绵阳市境），迫使李广自杀。解思明有智谋，有胆略，敢直谏。他被杀之时，叹息着说∶"帝国之所以还没有灭亡，就是有我们几个人在。如今恐怕要完了!”他在刑场上言笑自若，从容而死。马当素有威望，很得民心。二人一起被诛灭三族，使得成汉帝国军民无不哀痛。
处置李广以后，李势逐渐骄傲荒Y，对国家大事不管不问，很少接见大臣，整天居住在后宫与女人嬉戏；对李寿的旧臣既疏远又忌惮，只信任自己身边的几个小人佞臣；同时严刑峻法，全国出现了亡国的预兆。而此时，帝国境内从来没有出现过的一种被称为獠的少数民族，也突然之间纷纷从深山老林中成群结队地下山。他们涌向各地，自巴西郡（四川省阆中市）到犍为郡（四川省眉山市彭山县）、梓潼郡（四川省绵阳市境），满山遍野共有十余万帐篷，与民夺利，而成汉政府无法控制。成汉帝国自然灾害持续不断，发生了严重的饥荒，从而境内一片萧条。
晋穆帝永和二年冬，李奕在晋寿起兵叛乱。李奕此次起兵，得到了很多人的响应，很短时间就聚集了数万之众。这数万大军火速南下成都，李势登城抵御。李奕单抢匹马，突向城门，被城上的乱箭色杀。一时间群龙无首，叛军霎时溃散。
成汉帝国乱象丛生，让一直渴望建功立业的桓温看到了希望。他决心趁此机会，采取先易后难的策略，一举灭掉成汉帝国，从而拉开反攻复国之战的序幕。
然而，当桓温提出伐蜀计划之时，朝廷群臣均表示反对，他们的理由主要有三点：一是桓温军队不足。二是蜀道险远，易守难攻，军粮转运困难。三是大军西进，石虎会乘虚南下。当然，最重要的还是群臣担心桓温德名望会借此提高，这对世家来说非常不利。
群臣的一致反对，也让桓温产生了动摇，但袁耽的堂侄袁乔劝说桓温∶"蜀国固然险固，但与石虎相比，实力较弱，同时，蜀人自以为有重重天险。不做战争准备。如果我们带领一万经锐部队，轻装迅速奔袭，等对方听到我军进攻的消息，我们已经度过了重重险关。李势君臣如果不自量力，与我军一战，我们一定能够成功。众人以为我军西进，则石虎会觊觎荆州，这又是似是而非之论。为什么呢?石虎听说我们万里征伐，一定以为我方会做好后方的应对工作，必然不敢采取行动;即使他渡过了长江，诸军也足以守好边境，不用担忧。蜀国沃野千里，号称天府之国，过去诸葛亮以之来抗衡魏吴，如今李势的确不能为害，但他处于上游，极易烧扰我们。如果能够采取奇袭的办法攻下它，拥有它的人众，那对于国家有巨大的好处。"
听了袁乔的一番话，桓温下定了袭取蜀国的决心。
永和二年十一月十一日，时年 35 岁的桓温亲率益州（重庆市奉节县东）刺史周抚，南郡（治所在湖北省江陵县）刺史、谯王司马无忌（司马承长子）的部队，向成汉帝国发起了进攻。
桓温向朝廷发出西征的奏章之后，不等回复即命令部队进发。在临出发之前，他任命安西将军长史范汪为留守，负责后方事务;又加授周抚为都督成汉境内的梁州汉中、梓潼、巴西、音平四郡诸军事;以江夏相袁乔为先锋，命其率领二千经锐部队先期出发。
桓温的这支经锐部队沿着长江逆流急速西上，一路上如入无人之境，很快便越过了三峡天险。部队经过三峡的时候，一位将士捕获了一只小猴，母猴在岸上的高山峻岭之间哀号，一直追随部队走了一百多里也不离开，到最后母猴绝望地向船上跳下，气绝身亡。有人将母猴的腹部切开，发现肠子都断成了一寸一寸的。桓温听说以后不禁大怒，立即将那位捕获小猴子的官兵废黜。这就是成语"肝肠寸断"的来历。
桓温的这支大军迅速穿越巴郡、江阳，然后折向岷江，进入合江，成功抵达青衣渡口（即鱼涪津，在四川省乐山市）。桓温带领的这支孤军已经将成汉帝国最为依赖的天然防御线抛在了身后，抵达四川腹地。此时已经到了永和三年的二月。
听说晋军长驱直入，成汉帝国皇帝李势立即动员全国军队进行抵抗，他命令叔父右卫将军李福、堂兄镇南将军李权、前将军咎坚等人，率军从山阳（峨眉山之南）向乐山方向集结。众将本打算在岷江南岸设下埋伏，打防守反击，但是咎坚坚决反对。于是，成汉军又改从青衣江北的鸳鸯硫渡江向犍为郡进发。
永和三年三月，桓温大军继续北上，进抵彭山县南的彭模。成汉各位将领的计划是趁着晋军立足未稳，在乐山以北的岷江西岸晋军北上的必由之路上设伏，一举将其歼灭，但成汉主将咎坚则判断桓温将从乐山沿着岷江东岸北上，因此打算引军北撤至稍远处的彭山，再与晋军决战。从战争后来的发展请况看，成汉高级将领之间的分歧，导致了这支人数并不占有绝对优势的军队军令不一，将领各行其是，并最终被桓温各个击破。
桓温留下参军周楚、孙盛二人在彭模大本营中保护全军的辎重，自己亲率主力步兵从山阳出岷江南岸。与此同时，当成汉军答坚率部抵达犍为郡之后，他却发现自己的判断与柜温所部的实际进军路线不同，于是又从沙头津（彭山具北）再次渡江拦截。
成汉军右卫将军李福则率领自己的部队向桓温彭模大本营发起了进攻，李福所部遭到留守在此的周楚、孙盛部队的打击，没有得手，只好退却;桓温所部主力则与驻守在北上道路上的成汉军镇南将军李权所部展开机战。由于成汉军队一再分兵，李权所部无法抵抗桓温大军的猛烈攻击。桓温三战三捷，李权全军溃散，逃回了成都。
桓温这支远征军进展神速。当咎坚所部北上以后，桓温大军已经抵达了距离成都城不远的十里陌阵地。咎坚这支接连奔跑数天的疲惫之师一直没有捕捉到晋军主力，此时，终于看到气势如虹的晋军之后，却立刻军心大乱，未战即行溃散。在成都近郊的成汉帝国镇军将军李位都也率部投降。
李势调集残余部队衣与桓温在成都城下决一死战。
双方在成都城东南两公里处的笮（zuo）桥展开了一场殊死搏斗。这场大战异常惨烈。桓温所部前锋失利，前锋袁乔退却，参军龚护阵亡，乱箭一直落到桓温的马头之前，全军军心震恐，个个衣退，形势万分危急!
桓温本打算鸣金收兵。可是，传令官却在极度慌乱之中，命令鼓手擂起了总攻的战鼓。鼓声让人们战胜了恐惧，战胜了死亡的威胁。一时间，晋军士兵呐喊声四起，义无反顾地冲向迎面而来的成汉军。
前锋官袁乔也同时听到了总攻的鼓声，他勒马回身，拔出佩剑，亲自冲到队伍的前列，与敌搏杀。面对视死如归的晋军将士，成汉军队被震慑住了，大败而逃，士兵被斩杀甚众。 晋军再次大破成汉军，长驱直抵成都城下，桓温命令部队焚烧了成都小城以及大城的各个城门。
城内的李势君臣已无心再战，于是，当夜李势带着咎坚等人趁夜打开成都的东城门，狼狈北逃至晋寿（即葭萌关，四川省广元市西南）。
晋穆帝永和三年三月九日，桓温进入成都。他将成汉帝国司空谯献之、散骑常侍常臻、尚书仆色王誓、中书监王瑜、镇东将军邓定等任命为自己的参军，史载"举贤旌善，蜀人悦之"。
桓温在成都城内接受了成汉旧臣的建议，表示赦免李势家族。听到这个消息后不久，李势就于三月十七日派出散骑常侍王幼向桓温送上了降表。桓温接受了李势的投降。
很快地，李势双手反绑着，用牛车拉着空棺材，来到晋军的大营前投降。桓温从军中出来，亲自解下李势的绳索，焚烧了棺材，将李势、李福、堂兄李权等亲族十余人送到了建康。 东晋朝廷封李势为归义侯。李势在东晋生活了十四年，直到晋穆帝升平五年（公元361年）死于建康。
自晋惠帝太安元年（公元302年）李特起兵，到晋惠帝永兴元年（公元 304 年）李雄称王，历经李特、李雄、李班、李期、李寿、李势六主，成汉政权存续四十六年，至此，被桓温消灭。
