後趙太和三年（330）二月，後趙群臣以石勒滅前趙、功業既成，乃奉皇帝璽綬，上尊號於石勒。石勒先假意推辭，自稱趙天王。六月，群臣再度勸石勒於九月即皇帝位，改元建平，封石弘為太子，石宏為驃騎大將軍，都督中外諸軍事，大單于，封秦王，石斌為左衛將軍，封太原王，石恢為輔國將軍，封南陽王，石虎為太尉，尚書令，進爵為王。其佘王公大臣各自皆論功封爵，大赦境內。石虎對這樣的封賞並不滿意，私下對其子石邃說：“成大趙之業者，我也。大單于當授以我，今乃以與黃吻婢兒，令人氣塞，不能寢食！待主上晏駕之後，不足復留種也”。封授的不平，也為之後石虎篡位做好了鋪墊。
在後趙與東晉對峙之時，其內部矛盾也日益凸顯。後趙功勳石虎，因功自驕橫，其野心也引起了朝中大臣們的警惕。右僕射程遐言於石勒，中山王石虎勇悍過人，群臣不及，久為將帥，威震海內，其諸子年長且執掌兵權。若陛下不在，恐非少主之臣，勸石勒早除之。石勒卻說，“今天下未安，石弘年幼，正需要石虎這樣的強將輔佐。石虎與我至親，正當以相托付，卿何出此言！”程遐雖極力反對，並言若不除之，臣見宗廟不血食矣，但石勒並不理會。程遐退後，徐光再上奏，石勒擔心成漢、東晉未平，恐後世不以其為正統。徐光亦諫言：“陛下包括二都，平蕩八州，帝王之統不在陛下，復當在誰！中山王耿耿常有不滿之心，臣恐陛下萬年之後，不可複製也”。石勒聽罷，默然不答。
程遐、徐光是張賓去世後，石勒最為信任的漢族大臣，他們傳達的信號，使石勒不得不思考石虎在後趙中的地位。最終，石勒還是採納了徐光的建議，命太子省可尚書奏事，以中常侍嚴震參綜可否，唯有殺伐大事呈報之。嚴震之權力大於主相，石虎之門前卻冷冷清清，石虎愈不悅。如此一來，石虎除了軍權之外，再難染指政治中樞。對石虎的徐徐削權，雖然起到了一定的作用，但也使石虎提前察覺到了危機。於是，掌握軍事大權的石虎，在石勒死後決意發動政變。
後趙建平四年（333）六月，石勒寢疾，召見石虎、太子石弘、中常侍嚴震等人慾託付後事。石虎見時機成熟，欲控制宮廷，乃矯詔令群臣皆不得進入探視，石勒病情外人無從得知。又矯詔令秦王石宏、彭城王石堪還襄國，加以控制。石勒疾病稍有好轉，見石宏還襄國，立即識破了石虎的陰謀，驚訝的說，“吾使王處藩鎮，正備今日，有召王者邪？有召當誅之！”石虎擔心計劃被識破，只得迴應，因秦王思慕，故來探視，今己回遣，但實際卻依舊將其軟禁。事實上，直到石虎成功篡位，石宏也沒能逃出襄國。
七月，石勒病重，乃遺命石虎，命其好好輔佐太子石弘，並以司馬氏子孫互殺亡國為告誡，令其深思周公、霍光之德。不料，石勒剛去世，石虎遂發動政變：一方面，控制太子石弘，並收朝中反對勢力右光祿程遐，中書令徐光，尋而殺之；另一方面，急召其子石邃率部入城，以控局勢。太子石弘大懼，乃讓位於虎，石虎怒曰，“若不堪重任，天下自有大義，何足豫論！”於是，石弘在石虎的逼迫下即皇帝位。需要說明的是，石虎政變蓄謀己久，此時將帝位讓與石弘並非心慈手軟，而是忌憚國中的反對勢力。時石勒所立諸路軍鎮石苞、石恢、石聰、石生等有軍隊數十萬，加之朝廷內部反對勢力尚未肅清，因此貿然接受石弘讓位，會使其陷入眾叛親離的孤立境地，故暫時扶植石弘繼位。
後趙石聰，原本晉人。見石虎政變，遂投奔東晉。東晉也企圖利用後趙動盪之際，介入內亂，派遣都護喬球前來營救石聰。不料，東晉大軍未至，石聰旋即為石虎所誅滅。八月，石弘拜石虎為丞相、魏王、大單于加九錫，以魏郡等十三郡為國，總攝百揆。石虎掌權後，將石勒文武一干舊臣，補之散任，而將自己親信悉署要職，從而完成了對後趙政權的實際控制。後趙劉太后眼見石虎篡位成功，乃密召彭城王石堪商議，石堪提佔領兗州，聯合南陽王石恢，並使各路軍鎮舉兵誅逆的反攻計劃。九月，石堪率輕騎攻兗州不克，南奔譙城。石虎派郭太執石堪於城父，送歸襄國而炙殺之，又收南陽王石恢還襄國。太后劉氏謀洩，石虎廢殺之，另尊石弘之母程氏為皇太后。
石虎廢太后，殺王公，篡逆之心，昭然若揭。十一月，石生自稱秦州刺史，遣使降於東晉，並聯合洛陽石朗起兵討伐石虎。石生、石朗皆是手握重兵的地方軍鎮，石虎不敢怠慢，乃令太子石邃守襄國，親率步騎七萬討伐。石虎大軍攻石朗於洛陽，洛陽城陷，石虎獲石朗殺之，遂以石挺為大都督，進軍長安。石生派遣郭權率鮮卑部眾二萬為先鋒以拒，自率大軍為後繼，屯於蒲阪（今山西永濟西黃河邊）。郭權在潼關大破石挺，石挺及丞相左長史劉隗皆戰死。石虎見石生勢大，遂暗通鮮卑，反戈一擊。石生不知石挺己死，畏懼石挺進軍，乃單騎逃往長安。面對石虎來勢洶洶的大軍，石生認為長安不足守，留蔣英守長安，再度西逃。石虎進兵，長安失陷，石生麾下將領殺石生以降之，郭權見大勢已去，遂奔隴右。
延熙元年（334）三月，石虎為平定內亂，遣郭敖及石斌討伐郭權，大軍方行至華陰（今陝西華陰），上郅豪族殺郭權以降。石虎遂徙秦州（今甘肅東南）三萬餘戶於青、並二州。長安人陳良夫奔黑羌，聯合北羌王薄句大襲擾北地（今陝西富平縣）、馮翊（今陝西高陵縣西南）等地，石斌、石韜聯合擊破之，句大奔馬蘭山，郭敖乘勢追擊不料被羌所敗，死者大半。石斌收兵回城，石虎因郭敖作戰不利，遣使殺之。因石勒寢疾被石虎矯詔而來的秦王石宏，眼見諸部被滅，頗有怨言，石虎聞之將其幽禁。
十月，石虎反對勢力已被逐一肅清，擁護石弘的軍鎮也被徹底消滅，石弘見大勢已去，請禪讓於丞相石虎，石虎卻說，“弘愚闇，居喪無禮，不可以君萬國，便當廢之，何禪讓也！意圖斬草除根。十一月，石虎派郭殷入宮，廢弘為海陽王，石弘按步就車，神情自若，群臣莫不流涕。石虎幽禁石弘及太后程氏、秦王石宏、南陽王石恢於崇訓宮，尋而殺之。石勒去世後的歷時一年的後趙動盪，最終以石虎勢力的全面勝利宣告結束。