1932年10月1日，在武胜的刘湘部，由罗泽洲带领首先发难，向刘文辉驻南充的林云根部打响了第一枪，揭开了二刘大战的序幕。刘文辉随即下令部属，奋力抵抗，在川北击败了来犯的李家珏、罗泽洲等部，在遂宁、南充各县防地。
刘文辉在荣威战事较顺利进行之际，与部下夏首勋、冷寅东计划分兵两部：一路由荣威追击刘湘部；另一路由乐山绕道犍为的罗成铺，包抄刘湘后路，合攻自贡，收复富顺、泸州等地。在此情形下，刘湘立刻采取了三项紧急措施：向刘文辉请和，致电请求邓、田二人出兵，分化拉拢刘文辉的部将。刘湘的措施很快就奏效，同时刘文辉的部队连续发生了重大失密，使得刘文辉部军事上的优势不但不能发挥，且局势于己不利。在迫不得已的情况下，刘文辉只有同意和刘湘讲和停战。21日，双方在老君台签订了停战书。刘文辉遂回军对付邓、田两军。
刘文辉经过泸州、荣威两战，失去了川北、上川东和川南的众多防地，部属杨尚周、田冠五等将领也倒戈投靠刘湘。他把这一切都归罪于邓锡侯，愤恨邓锡侯不讲信义，决定不惜一切与邓锡侯拼搏一场，以解其恨。此时的刘文辉，虽有兵力100个团，但士气不旺，粮饷不充足，而邓锡侯部不足50个团，防地狭小，弹药缺乏，不足与刘文辉抗衡。
1933年5月上旬，刘文辉预谋密计设宴“款待”邓锡侯，欲将邓扣留，然后一举解决邓部。结果被邓的旅长周绍芝探悉内情后，告诉了邓锡侯。邓锡侯获悉后，就以打猎为名，从成都北门至新都宝光寺部下陈离防区，急令部下加紧战备。邓军陈部立即派一团兵力，扼守毗河渡口，阻断刘文辉追击的路线。午后刘文辉率领大军赶到，双方对垒于毗河两岸，沿河交火。尽管刘文辉自认为兵强马壮，对邓部作战是必胜无疑，然而邓部事先炸毁了毗河上游的大坝，导致毗河水势猛涨，成了防守的天然屏障。刘文辉的先头部队又无渡河准备，只有沿河对垒。同时刘文辉部将领大多数人都和邓锡侯一样同为保定系，认为保定系不打保定系，不愿意出战，而且刘文辉部师长张清平等暗地已经同二十八军师长陈书农等计划议和，刘军内部产生分裂。再加上刘湘已决定向邓部增派援兵，刘文辉在毗河和邓锡侯对峙了一个多月，在毫无进展的情况下，撤退至新津。
1933年5月26日，刘湘、邓锡侯等在乐至召开所谓的“安川会议”，组建安川军，旨在联合消灭刘文辉。6月6日，刘湘挥戈西进，刘文辉遭到了田颂尧从川北调来的军队的进攻。6月下旬，刘文辉扼守犍为、乐山、井研、仁寿一线，与刘湘血战于荣县、乐山之间。7月上旬，刘湘攻占了井研、仁寿；邓锡侯反攻毗河，对成都形成夹击之势。独力难支的刘文辉无奈地退出成都，守护岷江防线。然而岷江防线并非固若金汤，旋即被刘湘联军突破，刘文辉部迅速土崩瓦解。8月，大势所去的刘文辉退守雅安，凭河防守。28军杨秀春师跟至驻兵雅河，炮击雅安。一枚炮弹落入雅城附近，正中刘文辉的烟榻，伤亡一人，所幸是刘文辉当时不在场，得以幸免于难。此刻，直属特科团某营长叛变，拖走两营部队，刘文辉呆坐半日无语。这时，刘湘的安川军兵临城下，炮声隆隆，枪声哒哒，行营在火网控制中，惊恐万状的刘文辉狼狈撤离雅安，退守汉源，陷入绝境大势已去，刘文辉一面让大哥刘文渊劝刘湘不要豆箕相煎，一面向刘湘通电认错，拥护他统一四川。
刘文辉失败了，雅安地盘也未保住，第二十四军和川康边防军被刘湘收编、改编，吃掉了大部，一部分自找出路了。仅剩残兵两万的刘文辉，惟恐刘湘穷追不舍！同时，刘湘担心一旦邓锡侯等势力壮大了，也会成为争霸对手！与其如此，不如手下留情，放刘文辉一条生路。
拿定主意的刘湘决定给么爸一点面子，召见刘文辉的忠实朋友、下台的川康边防军副总指挥冷寅东时说：“我幺爸腰杆不能硬，硬就要出事。我不是要搞垮他，主要是压压他的气焰。一笔写不出两个刘字，总是一家人吗。我还是让他保留部分军队，以待西康建省由他任省主席。”
后来，刘文辉真的任了西康省主席。1949年12日9日，刘文辉以西康省主席兼第二十四军军长名义和邓锡侯、潘文华亦联名从彭县向毛泽东、朱德发出起义通电，郑重声明:刘、邓、潘三部从即日起与国民党反动派断绝关系，竭诚服从中央人民政府和毛主席、朱总司令的领导。通电由杨家祯参谋长交王少春电台转发。中共兵不血仞占领西康。
1976年 6月24日，刘文辉在北京逝世，享年82岁。