全师雄率军攻克彭州，作为根据地，自称“兴蜀大王”。与此同时，成都附近十座县城同时起兵，积极响应兴国军。招抚已经是不可能了，只能以武力平定叛乱。王全斌立即遣部将崔彦进、高彦晖率兵镇压，分道讨伐。在攻蜀一战中战无不胜的宋军居然出师不利，不仅吃了败仗，连高彦晖也被叛军击毙。此役大胜后，全师雄的声势愈发壮大，他出兵占领剑阁，切断成都与外界的联系，并沿江设立兵营，做好进攻成都的准备。在蜀地的四十六个州中，有十七个州追随全师雄叛乱，蜀地的形势愈发严峻。

此时的王全斌对战局的恶化忧心忡忡。后蜀毕竟立国三十余年，尽管蜀帝孟昶投降了，但军民的国家观念尚存，特别是一部分宋军官兵的暴行很快激起民愤，越来越多的人拥护“兴蜀大王”全师雄。由于参与叛乱的蜀军官兵太多，为了预防类似事件的发生，王全斌下令把成都一带的蜀兵迁到夹城内，解除武装。

当时宋军诸将（北路军）力主杀掉蜀国士兵，以绝后患。这个建议实在太恶毒了，以至于副帅康延泽提出一个折中意见：释放老弱残兵七千人，其余降兵则派一部分军队押送，沿水路押回大宋，若是遇到敌人进攻，再杀不迟。可是连这一提议，也遭到诸将的一致反对，本来要对付叛军就兵力吃紧，哪能再分出一部分兵力押送战俘呢？最后王全斌一咬牙，把蜀国降兵全部处死，共杀了两万七千人，犯下滔天战争罪行。

东路军的军纪略好于北路军，这主要是曹彬的功劳。刘光义、曹彬率领水师与叛军交战，屡败对手，全师雄的士气稍稍受挫。然而当后蜀降兵遭到集体屠杀的消息传出后，蜀国旧将吕翰在嘉州发动起义，与全师雄的部将刘泽会师后，攻破州城，杀死刺史、通判，部众达到五万人之多。曹彬赶紧回师，进攻嘉州。蜀叛军人数虽众，奈何战斗力不强，在宋军的猛攻下，嘉州失守，吕翰退走雅州。曹彬紧咬不放，一路跟踪追击，大破叛军，斩首数万人。

另一位表现卓越的宋军将领是康延泽，他被皇帝任命为普州刺史，募集一支四千人的部队，经过一番苦战后，击破叛军刘泽部三万余人。刘泽率部向康延泽投降，这对全师雄是一大打击。

全师雄的起义持续了一年多。乾德四年（966），宋太祖委任丁德裕为西川都检巡使，领兵数千奔赴蜀地。王全斌也加大了对全师雄的清剿力度，在战场上连战连捷。到了该年十二月，全师雄病死，叛军遂群龙无首。丁德裕、王全斌等分兵招抚叛军，这场大规模的叛乱方才得以平定。

但是后蜀臣民仍然为坚持自己的权利而不屈不挠地斗争，他们改变斗争方式。第二年（967），蜀人到皇城开封告御状，控告王全斌等将领在蜀地豪取强夺的种种罪行。宋太祖下令把征蜀将领全部召回，深究王全斌等人贪污、逼反全师雄、杀蜀降兵二万余人之罪行。有关部门调查后，奏请皇帝，要求将王全斌等三名主要将领依法处死。宋太祖考虑到三人在讨平后蜀时的功绩，赦免其死刑，降级留用。惩罚虽然轻了点，但好歹给蜀人一个交代，也算安抚民心了。

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