随着势力逐渐稳固，刘焉的野心也越来越大，竟然私自制作了一千多套只有皇帝才能使用的车驾器具。荆州牧刘表得知此事后，向朝廷上表，说刘焉的行为就像当年子夏在西河讲学，有混淆视听、僭越礼制的嫌疑。当时，刘焉的儿子刘范担任左中郎将，刘诞担任治书御史，刘璋担任奉车都尉，他们都跟随汉献帝在长安。只有小儿子别部司马刘瑁一直跟在刘焉身边。后来，汉献帝派刘璋去给刘焉传达旨意，刘焉却把刘璋强行留在了益州。
这个时候，征西将军马腾在郿县起兵造反，刘焉和儿子刘范竟然和马腾暗中勾结，密谋一起带兵袭击长安。没想到，刘范的计划泄露了，他只好逃到槐里。而马腾的军队也在战斗中失败，退回了凉州。刘范很快就被朝廷抓住并处死，接着刘诞也被处决。议郎河南庞羲和刘焉是世交，为了保护刘焉的其他孙子，他招募人手，把他们都接到了蜀地。
就在刘焉野心勃勃的时候，一场大火突然降临。大火把城池烧得面目全非，他私自制作的那些车驾器具也被烧得一干二净，火势还蔓延到了百姓家中。无奈之下，刘焉只好把治所迁到成都。接连失去儿子的痛苦，再加上这场突如其来的灾难，让刘焉身心俱疲。兴平元年，刘焉背上生了痈疽，最终病重去世。
刘焉死后，益州的大吏赵韪等人觉得刘璋性格温和仁厚，容易控制，于是一起向朝廷上书，请求让刘璋担任益州刺史。朝廷下诏书，任命刘璋为监军使者，兼任益州牧，同时任命赵韪为征东中郎将，让他率领军队去攻打刘表。从此，益州又将迎来新的风云变幻。