汉灵帝答应他之后，他准备去交州的，结果听侍中董扶说益州有天子之气，改向朝廷请求为益州牧。当然朝廷也答应了。不过在他去益州的途中黄巾之乱爆发，益州也出现了黄巾之乱。益州的刺史郗俭由于统治残忍被黄巾军马相处死了。结果马相还没成功几天，又被益州从事贾龙组织军队击败。这就导致一件事，益州没有领导了。本来刘焉还不知道该不该去益州，结果贾龙请刘焉进入益州。就这样在贾龙的拥戴下，刘焉进入了益州，成为了益州牧。
刘焉虽然成为了益州牧，但自己说的并不算。无论是董扶还是贾龙，这些都是当地的士族，可以说刘焉是在当地士族的支持下才能统治刘焉的。说白了刘焉和傀儡差不多，于是刘焉决定改变这种状况。董卓入京之后，中原大乱，有很多流亡的人进入了益州。结果刘焉立刻收留了这些人，而且从中招了很多士兵。这些人也被称为"东州兵"，这些士兵就是刘焉统治的功基础。当然，占领益州的刘焉还需要占领一个地方，就是汉中。因为汉中是益州的北大门，没有汉中的话，益州随时会被攻破。
当时汉中有张鲁、张修等人在传教，被称为五斗米教。刘焉暗中支持这些人，后来他们合起来杀了汉中太守苏固。张鲁在汉中得势后，却杀死张修，截断交通，斩杀汉使。可以说张鲁想要称霸一方，不听从刘焉。不过张鲁的母亲非常漂亮，经常出入刘焉家中，和刘焉有不正当的关系。张鲁在汉中的时候，母亲和家人都在益州，受刘焉控制。也正因为这样，张鲁才不得不守刘焉摆布。
