La Hằng và Giải Tư Minh đề xuất với Lý Thọ rằng ông chỉ nên xưng làm Thành Đô vương và khuất phục làm chư hầu của Tấn, song Nhâm Diệu, Sái Hưng (蔡興), và Lý Diễm (李艷) đã thuyết phục Lý Thọ lên ngôi hoàng đế. Lý Thọ sau đó đã cải quốc hiệu từ Thành sang Hán và lập một tông miếu mới cho phụ thân ông là Lý Tương và mẫu thân, tuyệt giao với chế độ mà Lý Hùng đã gây dựng nên. Ông khá hổ thẹn về những sự kiện đã diễn ra trong thời Lý Hùng, đến nỗi ông đã ra lệnh rằng các tấu thư của thuộc hạ không được phép nói đến đức của Lý Hùng, tin tưởng rằng ông có thể vượt qua Lý Hùng trên mọi phương diện. Ông yêu cầu Công Tráng ra khỏi nơi ẩn cư và trở thành một quân sư cấp cao, song Công Tráng thất vọng trước việc Lý Thọ đã không trở thành chư hầu của Tấn nên đã từ chối. Ông lập vợ mình làm Diêm Hoàng hậu, lập Lý Thế làm thái tử.

Sau đó vào năm 338, viên quan Nhâm Nhan (任顏), là ruột thịt của Nhâm Thái hậu, đã âm mưu phản nghịch song đã bị phát hiện và bị giết. Lý Thọ đã sử dụng việc này để giết chết tất cả những người con còn sống sót của Lý Hùng.

Mùa xuân năm 339, Thánh Hán bị mất Ninh Châu, là vùng mà Lý Thọ đã chiếm của Tấn vài năm trước đó. Trong vài năm sau đó, Tấn và Thành Hán tiếp tục giao chiến tại nhiều nơi ở Ninh Châu.

Năm 340, hoàng đế Hậu Triệu là Thạch Hổ viết một lá thư cho Lý Thọ nhằm kết liên minh chống Tấn. Lý Thọ chấp thuận và bắt đầu xây dựng quân đội và tích trữ lương thảo, sẵn sàng giao chiến bất chấp phản đối từ Giải Tư Minh. Công Tráng đến Thành Đô và phân tích tình hình cho Lý Thọ rằng nếu như Tấn bị diệt, Lý Thọ sẽ buộc phải khuất phục trước Hậu Triệu. Lý Thọ sau đó đã hủy bỏ kế hoạch tấn công Tấn. Sau đó trong năm, liên minh giữa Thành Hán và Hậu Triệu bị tổn hại nghiêm trọng khi Lý Thọ viết cho Thạch Hổ một bức thư với lời lẽ ngạo mạn, dẫn đến việc Thạch Hổ nhiều lần tấn công.

Vào đầu giai đoạn trị vì, Lý Hùng theo cách thức cai trị của Lý Hùng là khoan dung, song sau đó, khi sứ thần của ông đến Hậu Triệu và thuật lại việc Thạch Hổ giữ trật tự luật pháp một cách nghiêm khắc, Lý Thọ đã thay đổi và trở nên khắc nghiệt hơn và cho bắt đầu xây dựng nhiều công trình nhằm ganh đua với Thạch Hổ. Cũng giống như Thạch Hổ gây ra cho thần dân Hậu Triệu, thần dân Thánh Hán phải chịu gánh nặng và điều này đã khiến họ suy giảm lòng trung thành với đất nước.

Năm 343, Lý Thọ chết, Lý Thế kế vị.