刘曜还师攻郭默于怀城，收其米粟八十万斛，布置三屯守护。此时刘聪遣使召刘曜回师，于是刘曜回薄坂。不久刘聪征召刘曜辅政。17
刘曜从盟津渡河，将攻河南，将军魏该奔于一泉坞。刘曜进攻李矩于荥阳，李矩派遣将军李平驻军成皋，被刘曜歼灭。李矩害怕，送人质请降。18
刘曜又多次进攻长安，但都没能攻克，于是撤退。19
刘曜进军上党，将要进攻阳曲，刘聪遣使召刘曜还朝，刘曜回军路上歼灭郭迈，刘曜朝见了刘聪，于是又到了蒲阪。20
刘曜又进军，驻军在粟邑。麹允缺粮，离开黄白而驻军在灵武。刘曜进攻上郡，太守张禹与冯翊太守梁肃逃奔允吾。于是关右都顺从刘曜。刘曜进据黄阜。21
刘曜又与麹允战于磻石谷，麹允战败逃奔灵武。22
建元二年（316年），刘曜攻破长安外城，晋愍帝出降，西晋灭亡。23
大兴元年（ 318年），刘聪死，由其子刘粲继位。此后，匈奴汉国形势发生了急剧的变化。靳准因其女得宠于刘粲，逐渐窃取汉国政权，不久靳准发动政变，杀死刘粲，并将居于平阳的匈奴刘氏宗室无论少长皆斩于东市，自号大将军、汉天王，遣使向东晋称藩。
平定内乱
刘曜时为相国、都督中外诸军事，在攻破长安灭亡西晋后，就镇守长安。闻平阳靳准叛乱，刘曜亲自率领军队由长安出发赴平阳，行至赤壁（今山西省河津市西北的赤石川），遇到了从平阳出逃的太保呼延晏与太傅朱纪。他们劝刘曜称尊号，于是刘曜即帝位，改元光初，这年是太兴元年（318年）。刘曜称帝后以朱纪领司徒，呼延晏领司空，范隆等人全都官复本位。命征北刘雅、镇北刘策进军汾阴，当时石勒驻守河北，刘曜封石勒为大将军，同石勒成犄角之势，进攻平阳。24
不久，靳准为部下靳明所杀，其众共推靳明为主，靳明送传国玺于刘曜，准备投降刘曜。石勒大怒，派主力急攻平阳，靳明向刘曜求救，刘曜派刘雅、刘策迎接靳明。平阳士女人随靳明归于刘曜，刘曜斩靳明及靳氏男女。25
登基称帝
不久，平阳遂被石勒攻占。这时，刘曜同石勒已成剑拔舒张之势，但因刘曜在关陇立脚不稳，有后顾之忧，所以不敢同石勒马上翻脸，授石勒为太宰、领大将军、加殊礼，以河内24郡封石勒为赵王，如曹操辅汉故事，想以此先稳住石勒，以便腾出手来对付关陇地区的敌对势力。
319年，刘曜称帝，追尊刘渊等历代祖先为帝。迁都长安，修建光世殿和紫光殿。立妻羊氏为皇后，儿子刘熙为皇太子，其余诸子与宗室都封王。修缮宗庙、社稷、南北郊。以水德承接晋的金德，改国号为赵。崇尚黑色，冒顿配天，刘渊配上帝，大赦境内除了犯有重罪之人。
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征战关陇
当时，关中、陇右一带有很多氐、羌等少数族人未予归化，常同西晋残余联合进攻刘曜，给刘曜政权造成严重威胁。
大兴三年（ 320年），刘曜部下长水校尉尹车，连结巴氐酋长徐库彭反叛，刘曜先杀尹车，又囚徐库彭等5000人，准备全部杀死。光禄大夫游子远叩头固谏请求放免，刘曜不听，硬是将其全部斩首。这一举动，引起了巴、氐人民的强烈义愤，奋起反抗，共推巴、氐归善王句渠知为领袖，举行起义。一时，羌、氐、巴、羯三万余人，尽皆响应，关中大乱，局势非常紧张。27
刘曜只得采用游子远的安抚政策，以游子远为车骑大将军，都督雍秦征讨诸军事。游子远屯军于雍城，降者十余万，遂进军安定，反者皆降。只有句渠知宗党五千余家于阴密固守，游子远发动攻击，歼灭了句氏宗族；随后引兵陇右，陈安在郊外迎接游子远。28
此前，在上郡的氐、羌十余万人，占据险要地势不肯投降，他们的首领虚除权渠自号为秦王。游子远于是进兵至虚除权渠的堡垒下，权渠率军迎战，五战皆败。权渠欲降，其子伊余反对，并率五万精兵在清晨进攻游子远军营。游子远的将领请缨出战，游子远认为伊余军队士气正盛，应避之锋芒。于是坚守不出。而伊余骄傲自大，军营不设防备。游子远趁夜偷袭，大败伊余。权渠知道后大惧，以羌族风俗披发割面而降。
最后游子远基本上平定了这次叛乱，拜虚除权渠为征西将军、西戎公，分徙伊余兄弟及其部落二十余万于长安。在西边的氐、羌等少数民族中，虚除权渠实力最强，至是莫不归附，西边遂平。29
刘曜亲征氐羌，杨难敌迎战不胜，退保仇池。仇池诸氐、羌等皆归降刘曜。刘曜后复西讨杨韬于南安，杨韬惧，与陇西太守梁勋等降于刘曜，皆封列侯。刘曜使侍中乔豫率甲士五千，迁徙杨韬等及陇右万余户于长安。刘曜继续进攻仇池。当时刘曜患病， 军中又有瘟疫，刘曜想班师，但又担心杨难敌跟踪追击，于是刘曜以其尚书