此时雄踞成都的西川节度使孟知祥，让李嗣源感到很不安。孟知祥是李克用的侄女婿，李存勖的堂妹夫，与他们自然关系密切。而且素有贤名，知人善任。孟知祥同时还掌握非常雄厚的实力，有钱有粮有军队。
在平定康延孝之乱的时候，孟知祥就已拥有骑兵三千，步兵二万四千，军力不弱。得知李存勖死后，孟知祥马上占领了蜀国武库，得到武器盔甲二十万套，然后大肆扩军。他增设左右冲山等步军三十营，编制兵力二万六千，沿长江增设左右飞棹等水军六营，编制兵力六千，并提拔了李仁罕、赵廷隐、张知业等人为大将，分别统领。至此，西川镇步、骑、水三军齐全，拥兵共计五万六千之众。
当初灭蜀之后，李继岌和郭崇韬除了搜刮蜀国国库之外，还向蜀中的富户摊派，强令他们捐资助饷，得到了大量的金银、绢帛，总计约五百万贯。这钱一部份犒赏给了军队，一部分输送给了朝廷，还剩约两百万贯留在成都，被孟知祥用来扩军了。
任圜曾一度接替被杀的郭崇韬掌管蜀中事务，因此深知内情。他一回到洛阳，就将这个情况告诉李嗣源。于是李嗣源任命太仆卿赵季良为三川都制置转运使，负责将蜀中的钱物转运到中原，实际就是就是孟知祥手中的那两百万贯。
赵季良是个有见识、有能力之人，与孟知祥也有交情。赵季良带着李嗣源的诏书来到成都，孟知祥得知之后，勃然大怒道：“蜀国的库府，是以前王家人留下的，可以运往中原。但是西川百姓缴纳的税赋，是要用来养活十万镇兵的，这钱不能拿走！”孟知祥还劝赵季良留下来帮助自己。赵季良也一口应承，于是孟知祥保荐赵季良为西川节度副使，当自己的副手。
李嗣源自然不爽，问计于自己的头号谋士，时任枢密使的安重诲。安重诲说道，蜀中共有九个藩镇。实力以西川为第一，东川为第二，其余七镇皆不足为道。西川孟知祥如果有反意，那么最直接的简单的办法，就是扶植东川的董璋与他对抗，让两镇在蜀中形成平衡，那么就谁也不敢轻易造反。安重诲还安排董璋的儿子董光业为宫苑使，在洛阳皇宫任职。董璋如有不轨举动，董光业就是人质。
曾经劝降王衍、为灭蜀立下大功的泗州防御使李严，也看出李嗣源的忧虑，他认为自己与孟知祥交情深厚，又通晓蜀地情况，便自告奋勇，愿前往成都担任西川监军。自李嗣源继位，已经将这些监军全部都撤销了。李嗣源欣然同意了李严的请求，任命他为西川监军。
李严的母亲听说之后，非常担心，劝他道：“以前是你首先提出灭蜀的计划，蜀人对你恨之入骨，现在你还主动去成都，想给蜀人报仇的机会吗？”李严却没有听进去。
孟知祥听说李严来监督他的军队，因此非常憎恨他。有人请说要上奏李嗣源阻止他来成都，孟知祥说道：“何必这样呢，我有对付他的办法。”于是派遣官吏到绵州、剑州去迎候他。正好遇上武信节度使李绍文去世，孟知祥自称他曾接受过庄宗皇帝的秘密诏令，允许他见机行事，即任命自己的部将、西川节度副使、内外马步军都指挥使李敬周为遂州留后。并催促他上路赴任后，才上表告诉李嗣源。
李严事先派遣使者到达成都，孟知祥自认为对李严有旧恩，希望他惧怕而自己返回，于是阵列重兵给李严看，李严却不介意。孟知祥头几天对李严的礼节待遇，十分优厚，他希望李严主动离开。李严却完全没有这个打算，孟知祥于是动了杀心。
有一天，李严去拜见孟知祥，孟知祥对他道：“你从前奉诏出使，见了王衍。回去以后又请求出兵讨伐蜀国，庄宗听了你的话，致使两国都灭亡。今天你又来到这里，蜀中的人感到十分害怕。况且天下都已经废掉了监军，你单独来监督我军，这是为什么呢？”李严听后十分恐惧，苦苦哀求。孟知祥说道：”我是想饶了你，奈何众怒难犯！”话音刚落，卫士涌出，将李严拿下斩首。看见上司死于非命，丁知俊吓得魂不附体。孟知祥对他说道：“以前李严出使王衍时，你就是他的副手，也算他的老朋友了，就帮我把他埋了吧。”
之后，孟知祥上疏李嗣源，说道：“李严假传圣旨，谎称陛下召我入朝，由他来接任西川节度使。他还擅自许给士兵重赏，想收买军心，图谋不轨。我当机立断，已经将这个贼子处决了！”
李嗣源得知之后，还是想以恩信收服孟知祥。于是再遣客省使李仁矩赴蜀。孟知祥的妻子琼华公主以及儿子孟昶，此时都还留住都中。李嗣源便命李仁矩乘机送去，孟知祥总算厚待了李仁矩。孟知祥把李仁矩遣回洛阳，并上表称谢，但是心中开始藐视唐廷。