大西軍處於內外夾攻之中，形勢一天比一天嚴峻。
順治三年（1646年）夏季，國內戰局的情況是：清方實力最強，而且處於順利發展時期，官兵上下士氣高昂，對大西政府展開了有利有節的強大進攻。同時大順也還擁有相當的兵力在堅持抗清鬥爭，在清軍佔領區的山西、山東以及江南一帶，漢族民眾為反對剃髮令掀起的抗清鬥爭也在興起與持續發展。形勢要求爭雄的張獻忠轉變思想認識，從長計議，統籌兼顧，全面部署，首先在政策上採取相應的措施，動員並組織廣大軍民包括官紳在內結成聯合陣線，同時注意與各地抗清勢力結成聯盟，包括聯合黃河兩岸與大江南北的各地抗清義軍，調整與大順、南明的關係以及對待明宗室、官紳的政策，在軍事上作出相應的部署，運用正確的戰略戰術，充分利用天時地利人和的條件，集中兵力，殲滅敵人，而不能憑藉一時之激情。
張獻忠及其領導集團充分認識到大西政府處境的危險性，果斷地決定北上集中全力抗清，並將北上抗清與放棄、毀壞成都的防備設施連線在一起。這一決策的正確性在於他旗幟鮮明地舉起了抗清的大旗，表現了給來犯的清軍以迎頭痛擊的氣概和決心，同時又有失誤的一面。
都城是政權的象徵，都城的安危存亡，是政府存亡的重要標誌。主動放棄成都，特別像這種破壞性的放棄，傳遞給人們的資訊是大西軍的無力與無能，是大西政府的難以存在；張獻忠本人的威望也因此而一落千丈，以“巴蜀為根，然後興兵平定天下”是張獻忠的既定國策，這個既定國策要求張獻忠將加強都城建設和防務放在舉足輕重的重要位置上。都城固才能人心齊、軍心齊，才有凝聚力。
成都城牆高厚堅固，藉以自衛，易守難攻。在他離開之前，他決定毀掉成都的城防設施，命令各營帶鍬鋤鍁錘拆毀城牆。經過半個月的時間，才掘平垛口，自垛口以下，堅硬如鐵，一錘下去，火星四濺。從城牆向下掏挖，數尺之下，同樣堅硬如鐵。督辦拆毀城牆工作的將領，將情況報告給了張獻忠。張親臨察看，見報告屬實，遂下令中止。同時，將搜查城內官府糧倉中的糧米全部搬運出城，不能帶走的，全都倒入江中。在臨行前，放火燒燬了皇宮，復令全城縱火，公所、寺院及私人住宅，樓臺亭閣，一片通紅，有似火海，轉瞬間，川中首城化為焦土，人畜同化灰燼。這一喪失理智的做法，令人痛心，也令人憎惡！
當然，張獻忠之所以如此做來，也是有其原因的，除了習慣於流動作戰外，主要是情況判斷不正確，個人的恩怨情仇，模糊了他的視線，分不清敵友，將大順、南明作為自己主要敵人，過高地估計了殘餘明軍在四川的勢力，他始終沒有想到在清軍來犯之際，漢族官紳也會出現分化。大西軍處境困難，但還沒有發展到非退即敗的危險地步。面對清軍逼進，他將抗清作為當務之急，將北上抗清與放棄成都連在一起。事實告訴人們，他的這一做法，與李自成放棄北京、放棄西安一樣，是自毀長城的表現。由此所帶來的負面也是不可低估的，那就是大西政府信譽的喪失，在軍民中失敗主義的滋長，以及官紳勢力的蠢蠢欲動。贏得的不是戰略上的主動，而是主動權的喪失。
大西與大清軍隊開始交鋒。張獻忠經過深思熟慮，決定將抗清戰場擺在成都東北600裡的順慶府（今四川南充），這是為了利用鳳凰山的有利地形同清軍進行決戰。
鳳凰山在西充縣城南20裡，山高險峻，地形複雜，易於固守；再者西充縣是大西最早建立起地方政府的地區之一，有較好的群眾基礎。大西政府製造編號大字五十一號西充縣印，左側刻有大順元年八月日七字。大西政府委派西充縣第一任縣令是高凌雲。第二年三月，這裡的軍政機構已正式設立，由大西政府頒給的西充縣練兵守備關防，上有編號大字八百七十八號，背面刻有大順二年三月日。
張獻忠對於抗清戰局後果沒有盲目樂觀，並且做好了最壞的打算，甚至對後事亦做了安排。有的史書記載說：獻忠有個兒子年齡還小，為了義無反顧地抗清鬥爭，乘酒醉殺掉了親生。對養子孫可望說：我為一代英雄，終不能讓年幼的兒子落入敵人手中，你就是我的世子。明朝開國三百年來，天意必不能絕斷其後。我死後，你應急歸附明朝，不要認為這是不義。這裡所說的殺子之說，不一定可信。但卻足以表明了他北上抗清的決心，也可以看出聯明抗清是張獻忠悟出的主張。儘管他生前未能做到這一點。
在起程前一天，張獻忠率文武官員來到河下老君廟進香，他雙膝跪在像前，行三叩禮，各官也都跟著跪下叩拜。拜畢，同百官一齊走出廟門，行至一大橋高處，向各位申述拜廟理由，說此次拜老君菩薩系由天子拜天父，次拜老君及河中神聖，一則祈請保佑出川沿途吉祥順利，一則為陣亡將士祈禱求福。並對他妄殺無辜表示悔過。
八月六日，張獻忠告別了他嚮往的成都，起程北上。孫可望、張定國、張文秀、艾能奇各統兵10萬，部隊總數在60萬左右，隨行男女不下150萬人，馬騾20餘萬，旌旗蔽空，地動山搖。經漢川、金堂、什邡、綿竹再至順慶，由於不取直道，繞道以行，途經地段道路艱難，翻山越嶺，行程不易，甚至是無路可行之地，倍極辛苦，所以行動遲緩，為確保軍隊有序地行進，各營設立專官一員，負責監管，各隊不許移前越後。經過一個月的行進，九月七日，到達順慶府。在這裡，遭到明殘餘勢力的對抗，張獻忠親自指揮擊潰了明將熊應瑞、馮有慶和知府史覲震的叛軍，九日攻佔順慶，在此停留24日，即十月三日，又移居西充縣南之金山堡，又名金山鋪，即現在西充縣的金山鄉，當時這裡是順慶通向西充縣的一個驛站。因此，金山堡就成為張獻忠大西軍抗清指揮部的駐地，利用鳳凰山的有利地形狙擊清軍。
大西軍60萬人，聚集在鳳凰山下，旌旗蔽野，挨山傍寨，構築工事，安營紮寨，構築木城一所、高1。5丈，外掘壕深闊各1丈，壕岸布鹿角蒺藜，可容10萬人。又令將士于山內砍伐大樹打造船隻，於深山大箐中，製造完畢後，方令抬扛入水，由於深山交通不便，將士需要翻山越嶺，你推我拉，每日扛執行進不滿10餘里。出於抗清的動機，士兵們沒有怨言。
張獻忠來到順慶後不久，軍隊糧食供應問題凸顯。西充是個普通的縣份。大西軍及其家屬100多萬人雲集於此，糧食供給尖銳地擺在大西軍面前。說起農民軍糧餉供給，這是明末所有義軍普遍存在的一個大問題。大西軍此前流動作戰，軍隊的供給主要是透過劫掠官紳富人家的資財來補充的。進入四川建國之後，沒有建立固定稅收制度，沒有固定的財政來源，如同李自成在北京的“追贓助餉”一樣，在四川也採取了類似的措施。作為大西軍及其各級政權糧食供給，仍然依賴的是沒收官府和富民財產，責成各州縣富民大賈，拿出銀兩，多則萬金，少亦數千，但這並不能足以保證部隊的糧食供給。金銀財物變價可以買到糧食，但不能直接用來充飢。於是，便讓軍隊四處打糧，甚至規定每五日、十日出去一次。到達西充，軍隊及其家屬100多萬人駐紮下來，人人要吃飯，糧食從何而來？為解決這個問題，各營派人出去尋找糧食，定例回營時，每人一名背細米兩鬥，每馬一匹，馱細米四鬥，交本管將令處查驗，如少升合者，皆殺勿赦。四川歷經大亂洗劫，一些村落空無人煙，哪裡還有糧食！因此，每次尋糧都有一部分士兵因完不成規定任務而遭懲罰甚至被殺。
鳳凰山的南麓，半山腰有一條太陽溪。不論冬夏，溪裡的清水常年流淌。溪水從山頂的一個巖洞流出，向北流到山腰，然後向西一直流去，到了山的北面，又向下流經山谷。曲曲彎彎，直到消失在青石灘。張獻忠將老營設在太陽溪的邊上，長達五六里。原想在山頂上修工事，由於那裡全是岩石，施工困難，再加上不想在此久住，所以便放棄了，遂命令在南麓的山坡上建起許多個寨子，每個寨子有自己的獨立防禦設施，如拒馬、柵欄等，使其互為掎角，形成聯防體系。南山腰的溪坑，又平又直，兩岸古木參天，便於部隊隱蔽。他命令在鳳凰山的水師各營，控制上游，坐觀形勢變化，以便由水路繞出川東入楚。他將孫可望、張文秀、張定國的大部隊擺在潼川（今四川三臺）、太和（今四川射洪）、南充一線，嚴防成都、重慶的明朝官兵從東西兩面北上追擊。
同一時間，清兵越過劍門關進入閬中。抓緊進行打大仗的部署與準備。
大西軍處於緊張備戰狀態，還沒有與清軍交手，此時搶先一步，到達陣地，以逸待勞，充滿勝利的希望。清軍來勢非凡，士氣旺盛，也為長途跋涉，部隊疲憊，供給不太好，地形也不熟悉而犯難。誰勝誰負，尚難敲定。這時，張獻忠似乎意識到軍民團結的重要性，就在他去世前兩天的十一月十五日，舉行大朝時，他向眾官宣佈自十七日起，朕一人也不殺了。爾等要團結起來，赤心報國，勿懷二心相互猜忌。
一場與清軍的激戰即將展開。
就是在這關鍵時刻，大西軍鎮守川北朝天關的劉進忠叛變降清，改變了戰爭的程序。
劉進忠是大西軍的重要將領之一。早年與大西軍將士浴血奮戰，有一定的戰功，取得張獻忠的信任。但隨著鬥爭形勢的變化，兩年前，他在川南與楊展、張文燦作戰時，就表現了通敵的跡象，私自放走敵軍。後奉命鎮守瀘州，因指揮錯誤，作戰失利，部下一訓、時某駐守納溪，遇楊展自永寧出戰，戰敗被俘，後二人逃歸回營，張獻忠聞知，欲治二人之罪，二人畏懼，便叛變向合州投降了楊展。隨即他與安嶽諸生張象叔合謀，企圖往重慶投降曾英，因意見不合，遂引兵出走保順，曾英命於大海追至遂寧，於大海戰敗。劉進忠轉與搖黃義軍袁韜會合，尊稱他為新天王，沒過多久，發現袁韜沒有大志，不能成就大事，遂又離去。不久，他被調到廣元，鎮守川北門戶朝天關，防禦李自成部隊南下。由於他的輕敵，擅自出兵攻打漢中，數戰數敗，折兵大半。為此，受到張獻忠的斥責。張獻忠進駐金山鋪後，繼續實行清除內部隱患工作。大規模殺戮做法雖然有所收斂，但並有完全停止。劉進忠幾次勸諫說：生靈不可妄殺也。引起獻忠的懷疑，並且產生了欲殺進忠的念頭。再加上當時他在駐守朝天關，而獻營兵逃遁者奔赴朝天的，絡繹不絕，更增加了獻忠的嫉恨，遂想調進忠回成都。檄文一日內連發三四次，進忠畏懼併產生懷疑。這時，他看到清軍肅王豪格的部隊已經大量入川，便煽動部下說：張獻忠曾言，先屠儒，次屠民，再屠蜀中新附將卒。今軍令緊急，行將對新附將卒下手。這該怎麼辦呢？於是決計北向投歸大清。
直接促成劉進忠降清的又一原因，是從漢中來的商人嚴自敏，有說是豪格派來的奸細，來到劉營進行爭取工作。嚴自敏見到劉進忠後，告訴他大清已命肅王攻取四川，早晚當發漢中。劉進忠此時正在設法與清方取得聯絡，於是一拍即合。經嚴自敏的說合引見，雙方很快達成了協議，劉進忠便帶吳之茂等百餘人前往漢中投降了清朝，迎接豪格於百丈關驛所。肅王十分高興，賜袍帽靴帶馬匹，即日留宴，並向他詢問有關張獻忠在四川潛號屠民及四川形勢，他一一做了回答。又問：獻忠今在何處？對雲：今在順慶西充縣金山鋪。又問：速行幾日可到達？進忠雲：一千四百里，倘疾馳五晝夜可到矣。肅王要進忠充當嚮導隨軍以行。進忠俯伏應諾。且說救民水火之師宜速不宜緩，祈請能早臨蜀地一日，多救生靈無限。這也正合肅王之意。於是，次日黎明，肅王即命令部隊出發，進入朝天、廣元，看到的是一片極目荒殘情景，命令部隊不許入城。要求進忠、之茂以最快的速度從瓦子灘過江，直驅金山鋪。
張獻忠似乎覺察劉的行動值得懷疑，但具體情況如何，還不清楚，先是決定調他回來，可為時已晚。他派人瞭解情況，數日後，回來報告劉進忠領兵回到秋林驛，收到他妻子殷氏的家書，當夜就出逃了，按時間推算，此時已過了棧道。獻忠大怒，將進忠家口不拘老幼，全部斬首。而劉進忠一頭栽進了清朝的懷抱後，充當了清軍進攻四川大西政權的馬前卒。
劉進忠對於大西軍的防務與川北防務部署瞭如指掌。因此，他的降清，不僅將川內形勢和張獻忠的軍事部署等一一告訴了清方，特別是張獻忠所在的具體位置西充縣金山鋪，豪格得到這一最新最為可靠的訊息後，立即密令鰲拜、固山額真準塔等帶領精銳作為先鋒，自己帶著滿蒙軍隊前往。為了爭取時間，少走彎路，又讓劉進忠充當嚮導，選擇從瓦子灘渡過嘉陵江，由小路偷襲張獻忠在西充的老營。一晝夜行程300裡。經保寧而不停宿。二十六日，到達南部。
這一切，張獻忠全不知曉。幾年來，他在四川的勝利進軍，建國稱帝，自以為自己兵強力大，天下無敵。對於清軍的來犯，雖然也有所警惕，告誡部下要赤心報國，但他從未想到清軍會來得如此之速，更沒有想到最後置他於死地的竟然是他信得過的高階將領劉進忠。
二十七日清晨，寒風凜冽，朔風颳面，平地霧起，相望不見。豪格一行在劉進忠的引導下，出其不意，偷偷來到鳳凰山下張獻忠老營的駐地。大西軍偵察兵發現有情況，由於霧大，看得不大清楚，如實向張獻忠稟報，說山下有人馬甲冑聲，霧大，人馬多寡弄不清。張獻忠沒有思想準備，聽後，有些惱火，說：“我老爺統天兵在此，誰敢來捋鬍鬚！爾何妄言，惑我軍心。”他根本不相信在自己的指揮所駐地會出現這種情形，於是喝令左右將來報者拿下。一會兒，又有人匆匆來報，所說與前報相同。他似乎有所覺察，即刻傳令釋放先來稟報計程車兵，滿不在乎地說：“八大王威震天下，名播四海，誰人敢來，吾自當之。”此刻，他還以為這是不可能的事。然而，沒過多久，探兵第三次入營報告，說有馬隊五騎已到營外對面高山，臨近指揮部。這時，他大為震驚，不問詳細，也未做任何的作戰防範準備，便披著飛龍蟒袍，帶了三支箭，匆忙上馬出營，隨行的警衛小卒8人，並太監1人，前往一小崗上，觀察形勢。雙方只隔一條名叫太陽溪的小溝。
同一時間，豪格帶著降將劉進忠已站在太陽河對面，目不轉睛地凝視著對面大西軍陣地上的一舉一動，耐心等待情況的出現。站在豪格身旁的，還有清軍百發百中的射手蒙古人雅蘭布。時間分分秒秒地過去。大霧漸漸消失。地面上的房屋、道路、行人都看得一清二楚。
不一會兒，張獻忠騎馬來到崗上，環顧四周，觀察動靜。剛一露面，對面的劉進忠便說：“衣蟒者，八大王張獻忠也。”話剛落，嗖的一聲，一箭飛出，正中獻忠左胸，直透其心。張頓時倒地，鮮血直流不止。隨行的大西將領馬元利、提督王尚禮、指揮竇民望看到他中箭，飛速上前將他扶住。張獻忠血流不止，不一會兒，便痛極而亡。
葡萄牙人安文思與義大利人利類思是當年在大西軍軍營的外國傳教士。二人於崇禎十五年（1642年）入川，崇禎十七年（1644年）在成都，為張獻忠部下俘獲。在大西軍營中有兩年多時間，併為大西軍掌管曆法，製造天文儀器，他們據其見聞，述說了事情的經過。時間是在西曆1647年正月初三日，“同小卒七八名並太監一人，奔出營外，探聽滿兵虛實，至一小崗上，正探看之際，突然一箭飛來，正中獻忠肩下，由左旁射入，直透其心，頓時倒地，鮮血長流。獻忠在血中亂滾，痛極而亡。”這一記述，取材於隨行者的口述，較為客觀，比那些不明真相的傳聞要可信得多。
隨同張獻忠出行的一位太監見此情景，急忙回到大營，高喊：大王被射死，營中一時大亂。噩耗傳到大西軍軍營，軍中上下頓時陷入悲痛之中。他們為失去自己的統帥而悲痛不已。
豪格即刻將這一戰績上奏朝廷。說臣率師於十一月二十六日至南部，偵得逆賊張獻忠列營西充縣境。隨令護軍統領鰲拜、巴圖魯等分領八旗護軍先發，臣統大軍星夜兼程繼進，於次日黎明抵西充，獻忠盡率馬步賊兵拒師。鰲拜等奮擊，大破之，斬獻忠於陣。或許是由於阿濟格奏報李自成已死而未得確證的原因，豪格接受教訓要求一定要拿到張獻忠的首級。有記載說張獻忠死後，他的部下用錦褥裹屍體就地掩埋，清軍為了讓人們相信張獻忠之死的真實性，將他的屍體挖出，梟其首於成都北門。
張獻忠犧牲的地點在鳳凰山下的多寶寺。當時當地人都是清楚的。清初史學家吳偉業在記述張獻忠死事時，以《鹽亭誅》為標題，後來官修《明史》引用了這一說法。鹽亭是四川一個縣名，於是人們就誤以為張獻忠死在鹽亭縣。光緒年間西充縣知縣高培谷曾對這一說法進行撥正說：“共說元兇此就刑，何因載筆誤鹽亭。”而今事情已過去400餘年了，許多故事都消失了，走進鳳凰山，尚可找見昔日的一些遺蹟，張獻忠御營駐地稱將軍灣，軍隊紮營地稱營房地，放哨地稱火哨坡，水兵駐地稱打船壩，騎兵駐地稱馬槽溝，兩軍交鋒地稱太陽溪，張獻忠中箭亡命地稱帶箭嶺，清軍紮營地稱撫君山。清政府為了紀念肅王豪格平定之功，在西充縣西南建有肅王廟。這些點點滴滴，向人們訴說著張獻忠死地的遺蹟逸聞！
張獻忠是大西政府的締造者，是清政府集中力量剷除的又一主要目標。他的死訊傳到北京，朝中上下，歡欣鼓舞，多爾袞以興奮異常的心情，決定隆重慶賀，詔告太廟，大赦天下。
張獻忠死後，被他培養出來的孫可望、張定國、張文秀、艾能奇四將軍，化悲痛為力量，在危難中帶領部隊、家口，由順慶急速南下，一晝夜賓士數百里，儲存下部分有生力量。十二月，大西軍退至重慶江北，遭到南明總兵曾英的阻擊。農民軍在糧食斷絕十餘日的情況下，發揚艱苦卓絕的勇氣，奮戰拼搏，搶渡長江，殺掉了長期堅持與義軍為敵的曾英，使他率領的十幾萬殘餘勢力頃刻瓦解。在重慶，四將軍反思過去，果斷地處死了為張獻忠重用的左丞相汪兆齡，重新調整政策，與南明永曆帝聯合，組成抗清統一戰線，堅持抗清鬥爭達15年之久，取得了很大的勝利，為大西軍的歷史譜寫下了新的篇章。