宇文泰得知消息后，立即派都督骆超、李贤率军前往潼关迎接，自己则亲率仪仗卫队赶赴长安城外的东阳驿等候。
当孝武帝抵达长安时，宇文泰“免冠流涕，再三叩首”，极尽君臣之礼，孝武帝深受感动，加授宇文泰为大将军、雍州刺史，又将冯翊公主许配给宇文泰，拜其为驸马都尉，双方结成紧密的政治联姻。
高欢得知孝武帝西迁后，大怒之下拥立北魏宗室元善见为帝，改元天平，迁都邺城，史称东魏；而孝武帝在长安站稳脚跟后，也下诏改元永熙，仍以北魏正统自居。
然而这一“正统”地位并未维持太久，孝武帝虽想借助宇文泰之力复辟皇权，却不愿受制于宇文泰，双方在朝政决策、官员任命等问题上矛盾日益凸显。
宇文泰深知“挟天子以令诸侯”的重要性，但也明白一个不听话的皇帝只会成为累赘。
永熙三年闰十二月，孝武帝突然病逝（一说为宇文泰所害），宇文泰遂立北魏南阳王元宝炬为帝，改元大统，史称西魏。
元宝炬深知自身处境，即位后便任命宇文泰为都督中外诸军事、大行台，改封安定公，将朝政大权尽数托付，宇文泰从此成为西魏的实际统治者，“军国之事，皆决于泰”，后又进位太师、大冢宰，总揽百官，权倾朝野。
东西魏的分裂，使得北方形成了两大割据政权对峙的局面。
东魏占据黄河中下游的富庶之地，人口众多，兵强马壮，高欢麾下不仅有六镇精锐，更掌控着北魏旧都洛阳，在实力上占据绝对优势；而西魏偏居关中，历经战乱后土地荒芜，人口锐减，宇文泰所统领的军队不足万人，且内部派系复杂，既有武川镇旧部，又有关陇豪强，还有北魏宗室残余势力，统治基础极为薄弱。
面对高欢的多次军事进攻，宇文泰不得不采取“守势为主，伺机反击”的战略，在潼关、沙苑、河桥等战役中与东魏展开殊死搏斗。
值得一提的是，宇文泰虽在军事力量上处于劣势，但凭借着出色的军事指挥才能和坚韧不拔的意志，多次以少胜多。
大统三年（537年）的沙苑之战中，高欢率领二十万大军西进，宇文泰仅率一万余兵力迎击。
他利用沙苑地区的芦苇丛设伏，令士兵“偃戈于芦苇中，闻鼓声而起”，待东魏军进入埋伏圈后，突然发动攻击，东魏军首尾不能相顾，大败而逃，宇文泰“俘斩八万余人，获铠仗十八万”，不仅化解了西魏的危机，更极大地提升了军队的士气。
此后，宇文泰又在河桥之战、邙山之战中与高欢反复拉锯，虽有胜负，但始终牢牢守住关中根据地，为西魏的发展赢得了宝贵的时间。
宇文泰深知，仅凭军事胜利无法长久支撑一个政权，要想在与东魏的对峙中站稳脚跟，甚至实现统一大业，必须进行全面的制度革新。
在谋士苏绰、卢辩等人的辅佐下，宇文泰以“复古改制”为旗号，结合鲜卑部落传统与中原儒家文化，推出了一系列影响深远的改革措施，构建起一套全新的政治、经济、军事体系。
府兵制是宇文泰改革的核心，也是西魏军事力量崛起的关键。
在府兵制创立之前，西魏军队主要由鲜卑部落兵和汉人豪强私兵组成，士兵身份低下，且民族隔阂严重，战斗力难以发挥。
宇文泰借鉴鲜卑部落兵制的组织形式，融合汉族的均田制，创立了“兵农合一”的府兵制度。
其核心内容包括三方面：
首先，设立八柱国、十二大将军为军事统帅。
宇文泰自任柱国大将军，总领全军，其余七柱国分别为元欣、李虎、李弼、赵贵、于谨、独孤信、侯莫陈崇，每位柱国下辖两位大将军，共十二大将军，每位大将军又统领若干开府，形成“柱国—大将军—开府—仪同”的四级军事体系。
这一架构并非单纯的军事编制，而是一个集军事、政治权力于一体的统治核心圈，八柱国、十二大将军不仅是军队统帅，更是西魏的最高统治阶层，其中既有鲜卑贵族，也有关陇汉族豪强，通过这一体系，宇文泰将不同派系的势力整合在一起，形成了利益共享、风险共担的政治联盟。
其次，实行“兵农合一”的兵役制度。
宇文泰将均田制与府兵制相结合，规定府兵从均田农民中选拔，“身租庸调，并皆蠲免”，即士兵平时耕种土地，免除赋税徭役，战时则自备武器装备出征。
这种制度既解决了军队的兵源问题，又减轻了国家的财政负担，同时让士兵与土地紧密结合，“兵农合一”的模式使得军队具有极强的稳定性和动员能力。
最后，通过赐姓制度促进民族融合。
为消除鲜卑与汉族之间的隔阂，宇文泰对功勋卓着的汉人将领赐予鲜卑姓氏，如李虎赐姓大野氏，杨忠赐姓普六茹氏，赵贵赐姓乙弗氏等，同时让鲜卑将领与汉族豪强通婚，构建起跨越民族界限的身份认同。
这种做法并非简单