石勒在攻取襄国为据点后，大力发展军事、经济、文教，开始作建立政权的具体准备。汉主刘聪的大臣在上表中就对刘聪说：“石勒谋据赵魏。”
石勒派石越到并州招纳从平阳流散出来的流民二十余万人，刘聪遣使责让石勒，而“勒不受命”。这都可说明石勒正在摆脱匈奴刘氏，自建政权。
麟嘉三年（318年），前赵皇帝刘聪患病，征石勒为大将军、录尚书事，受遗诏辅政，但石勒不受。前赵皇帝刘聪于是又命石勒为大将军、持节钺，都督等如故，并增封十郡，又不受。七月，前赵汉主皇帝刘聪病死，太子刘粲继位，不久便被外戚靳准所杀，靳准自称汉天王。
石勒于是命张敬率五千兵作前锋，自己亲率五万兵讨伐靳准。石勒进据襄陵北原，羌羯四万多个落向石勒投降，靳准数度挑战都不能攻破石勒的防御。十月，刘曜北上讨伐靳准，并于赤壁即位为帝，任命石勒为大司马、大将军，加九锡，增封十郡，进爵为赵公。
随后，石勒进攻前赵都城平阳，各族共十多万落都向石勒投降。十一月，靳准派卜泰向石勒请和，石勒将使者囚禁并送交刘曜，以示城内并无归附刘曜之意。但刘曜却由卜泰为他传话，劝靳准迎接他到平阳。靳准考虑未决，于十二月被靳康等人所杀，推靳明为主，并向刘曜请降。石勒见靳氏不向自己归降，大怒，领兵击破靳明，靳明战败后闭门自守。不久石虎与石勒会合，共攻平阳，靳明向刘曜求救。刘曜派兵迎靳明出城。石勒则进平阳城，焚毁平阳宫室，迁城内浑仪、乐器到襄国，留兵戍守后返回襄国。
光初二年（319年）二月，石勒派左长史王修献捷报给刘曜，刘曜于是授予石勒太宰、大将军，进爵赵王，并加一系列特殊礼待，如同昔日曹操辅东汉的先例。刘曜让王修返回襄国后，石勒的舍人曹平乐却对刘曜说王修前来的的目的是要探刘曜的虚实，王修返回报告后，石勒就会进袭刘曜。当时刘曜实力的确大为损耗，听到曹平乐的话后十分害怕王修会向石勒报告他的虚实，于是追还王修并将其杀害，原本授予石勒的官位、封爵及礼遇亦搁置。王修的副手刘茂成功逃脱，到石勒于三月回到襄国时，他报告王修之死，石勒大怒道：“我事奉刘氏，尽心做得比起人臣的本分更有余了。他们的基业都是我打下来的，今日得志了竟想来谋算我。赵王、赵帝，我自己也能给自己，哪用得着由他们赐予！”自此与前赵结了仇怨。
同年十一月，由于石虎、张敬、张宾、支屈六、程遐等文武一百二十九人联名上疏，请石勒称尊号，依刘备在蜀、魏王在邺的旧例；以河内、魏郡、汲郡等十一郡和前封赵国、广平、阳平、渤海等十三郡合计二十四郡，计有二十九万户，为赵国；郡太守均改称内史，又以大单于“镇抚百蛮”（管理少数民族），并罢去并、朔、司三州。石勒接受了这个建议，即位称赵王，改元称赵王元年，以襄国为都城。由于刘曜此前已经改国号为赵，史称前赵；故称石勒所建政权为后赵。石勒称赵王后，继续进行了一系列的政权建设。
自石勒杀王浚，取蓟县不久后，他任命驻守蓟县的将领刘翰，叛附段匹磾。于是，段匹磾进据蓟县，多次与段末波相攻。麟嘉三年（318年），段匹磾杀死刘琨，令大批胡人和汉人投奔晋冀州刺史邵续、段末波或石勒，实力大减。次年，因石勒派孔苌进攻幽州，段匹磾不能自立，因而投奔邵续所据的厌次。
赵王二年（320年），段末波再击败段匹磾，段匹磾与邵续联手追击段末波并击败他，随后就与弟弟段文鸯北攻段末波弟弟驻守的蓟城。此时，石勒知邵续势孤，于是派石虎进攻厌次，最终生擒出城迎击的邵续，但厌次城尚由邵续子邵缉等人据守。段匹磾此时回军，尚离厌次城八十里时就听闻邵续被擒的消息，于是部众溃散，石虎亦前来袭击，只因段文鸯奋战才得以进入厌次城。
赵王三年（321年），石勒又派石虎和孔苌进攻厌次，段文鸯力战被擒，段匹磾无力抵抗，试图南奔东晋又不行，亦被石虎所捕。至此，晋朝于河北的各个藩镇皆已被攻陷。
嘉平三年（313年），晋元帝司马睿任命祖逖为奋威将军、豫州刺史。祖逖“中流击楫”，开始收复中原的行动，并进据谯城。赵王元年（319年），豫州坞主陈川与祖逖相争不敌。于是向石勒投降，祖逖率军讨伐陈川。石勒派石虎率兵救援，并将祖逖击败，令其败退至淮南。但祖逖于下一年就发动反击，击败守着陈川故城的将领桃豹，并多次邀击当地的后赵军队，令当地留戍的后赵兵镇困扰，很多都归附祖逖。
因着祖逖擅于安抚，不但黄河以南地区的人民归附祖逖，连石勒根据地河北的坞主亦向祖逖报告后赵的情况，如此令石勒不敢以军事力量强攻豫州，因而决定与祖逖修好，又允许两地通商。当时祖逖部下的牙门童建杀新蔡内史周密而归降石勒，石勒却杀死童建并将首级送交祖逖。于是祖逖亦不接纳背叛后赵而归降的人，如此两国边境安定，兖、豫二州人民得以休息，但不少人其实都有双重身份，同时归属东晋与后赵。
实际上，祖逖一直未忘北伐，他将通商获得的利钱用来准备军需物资，而且又修缮虎牢城，了望四方，并建立壁垒，作为守护豫州土地的堡垒。但壁垒未建成祖逖就死去。赵王四年（322年），石勒因祖逖已死而再度南侵，接替祖逖的祖约不能抵抗，南退至寿春，石勒于是留兵驻屯豫州，豫州再进入后赵的势力范围。同时石勒亦派兵侵扰徐、兖二州，东晋驻守当地的部队都只有南退，很多当地的坞主都向石勒归降。
赵王五年（323年），后赵皇帝石勒派石虎率步骑军四万攻灭长期割据青州的曹嶷，坑杀其众三万，在新任青州刺史刘征的要求下，石虎才留下男女七百口配给刘征。自此，后赵尽而占有青州。
赵王六年，既东晋晋明帝太宁二年（324年），司州刺史石生攻杀前赵河南太守尹平，掠夺了新安县五千多户人。自此两国开始大规模交战，作为两国边界的河东和弘农两郡之间沦为战场。次年，西夷中郎将王腾杀并州刺史崔琨并以并州归降前赵，屡败于石生的晋司州刺史李矩、颖川太守郭默等又遣使依附前赵，于是前赵大举进攻后赵。但前赵派遣的刘岳所部被石虎击败，被擒杀九千余人，王腾亦被石虎攻灭，李矩等败奔东晋，其部众大量归降后赵。战后，后赵则尽而占据司、豫、徐、兖四州之地。
太和元年（328年），石虎攻蒲阪，刘曜亲率全国精兵救援蒲阪，大败石虎，于是乘势进攻石生镇守的洛阳，以水灌城，同时又派诸将攻打汲郡和河内郡，后赵举国震惊。石勒见此，不顾谋臣程遐的劝阻，执意亲自救援洛阳，于是命桃豹、石聪、石堪等到荥阳会合，自己领兵直攻洛阳金镛城。及至十二月，石勒与后赵诸军于成皋集合，见刘曜竟不设守军，于是轻兵潜行。
石勒问国师佛图澄，佛图澄说这次出兵肯定捉住刘曜。
刘曜直至石勒渡过黄河后才开始准备防御，从前线捕获的羯人口中知道石勒率大军前来进攻后更为害怕，于是解洛阳金墉城之围而于洛西列阵。
石勒在开始进攻之时曾对谋臣徐光说：“刘曜设大军于成皋关防御，是他的上策；列兵于洛水阻截则次之；坐守洛阳，就会让我生擒了。”
看见刘曜列阵于洛西，石勒十分高兴，认为必胜无疑，随后就与石虎及石堪、石聪分三道夹击刘曜，最终大败前赵，更生擒刘曜并押送到襄国。
太和二年（329年），留守长安的前赵太子刘熙知道刘曜被擒后大惊，于是弃长安而西奔上邽，各征镇都弃守防地跟随，于是关中大乱，更有前赵将领以长安城归降后赵，石勒又派石虎进攻关中的前赵残余力量。终于当年八月，前赵刘胤率大军反攻长安时被石虎击败，前赵一众王公大臣都被石虎所捕杀，同年石勒亦杀刘曜，前赵灭亡。秦、陇之地全部被平定。氐王蒲洪（苻洪）、羌人首领姚戈仲也闻风来降。
石勒又于赵王九年（327年）派石虎击败代王拓跋纥那，令对方徙居大宁（今河北张家口）回避其军事威胁。至此后赵除前凉张氏、代北鲜卑拓跋氏及辽西慕容鲜卑三个政权外，几乎占领了整个中国北方。石勒的占地和建国规模，远远超过匈奴刘氏。至后赵建平元年（330年），石勒的荆州监军郭敬，曾攻占襄阳。不过，自灭前赵以后，石勒死前，没有大的战事。
太和三年（330年），也就是晋成帝司马衍第一个年号的咸和五年，二月份，石勒称大赵天王，行皇帝事，立妃刘氏为王后，世子石弘为太子，并设立百官，分封一众宗室。九月，石勒正式称帝，大赦天下，改元建平，追尊其高祖以下庙谥，并立刘氏为皇后，太子石弘为皇太子。
石勒登位以后，奉事佛图澄更加诚敬。当时石葱将要反叛，其年，佛图澄劝诫石勒道：“今年葱中有虫，食必害人，可令百姓无食葱也。”
石勒便在境内颁发告示，叫大家谨慎不要食葱。到八月，石葱果然逃走。石勒更加加尊重佛图澄，有事必先咨询而后行事，称佛图澄为“大和尚”。
石虎有个儿子叫石斌，后来过继为石勒的儿子，石勒十分宠爱他，但是石斌忽然暴病而亡，已经过去两天。
后赵皇帝石勒说：“朕闻虢太子死，扁鹊能使他复生。大和尚，您是国中的神人，赶快过去，必定能有转机。”
高僧佛图澄便取杨枝念诵神咒加持，不久石斌便能起身，随后身体康复。
从此石勒的诸位小儿子，多在佛寺中养育。每年四月八日，后赵天王皇帝石勒亲自拜访寺院参加浴佛仪式，为儿子发愿 回向。
石勒称帝后，就于建平二年（331年）四月到邺城，打算营建邺城新宫，如张宾昔日所言，以其作为新的都城。当时廷尉续咸大力反对，石勒坚决不纳；后中山郡有洪水灾害，有百多万根大木头随水冲到堂阳，石勒则视此为上天协助自己营建邺都，于是正式施行，自己亲自视察工程。
石勒在称帝时立石弘为太子，但因石弘爱好文章，对儒士亲敬，没有石勒的强悍。然而尚书令石虎因为战功显赫，掌有重兵和实权，徐光和程遐都认为一旦石勒去世，石弘都不能驾驭石虎；同时又因石虎怨恨二人，令二人担心一但石虎夺权会诛灭二人及其宗族，于是多次向石勒进言，要求强化太子权力，让太子亲近朝政，并削弱石虎权力。
石勒最终命太子省批核上书奏事，并由中常侍严震协助判断，只有征伐杀人的大事才送交石勒裁决。于是令严震权力高涨，石虎则失势，心有不满。
但石勒始终亦没有听从二人除去石虎的建议。
建平三年（332年），石勒到邺城，到石虎的府第中，石勒知道石虎的不满，允诺皇宫建成后，会为他建设新府第，以此作安抚。
但其实石虎自太和三年（330年）石勒称天王时将大单于位封给石宏，就十分不满；对于赵王八年（326年）石勒让石弘驻镇邺城和修建邺城三台时，逼迁其家室，亦怀恨在心。
建平四年四月，天气明静无风，而塔上有一铃独鸣。高僧佛图澄对大众说：“铃音云：“国有大丧，不出今年矣。”
不久石勒前往沣水宫，随后因病重回朝，召石虎、石弘、严震入侍禁中。
石虎矫诏，不许包括石弘、严震在内的亲戚大臣见石勒，令无人知道石勒的病况。后又矫诏召命石勒用以防备石虎而出为外藩的秦王石宏及彭城王石堪到襄国，将他们留在襄国，即使石勒知道后立刻命二人回到驻地，石虎仍然不让他们回去，更骗石勒说二人已在归途上。
朕死后三天就埋葬，内外百官葬后就脱掉丧服，不要禁止婚娶、祭祀、饮酒、吃肉，征伐、镇守的牧守不得擅自离开职位前来奔丧，以平时穿过的衣服装殓，以平时坐过的车子运载，墓中不要藏金银财宝以及观赏的器物。石弘年幼，恐怕不能继承朕的大志，中山王以下应该各司其职，不要违背朕的命令。石弘与石斌应该和善相处，司马氏是你们一辈人的殷鉴，最紧要的是厚道、和睦。中山王可多思考一些周公、霍光的故事，不要成为将来的口实。
七月二十一日（8月17日），石勒在西阁逝世，享年六十岁。共在位十五年。谥号明皇帝，庙号高祖。其遗体被连夜葬于山谷中，衣物则虚葬于号称高平陵的地方，以迷惑后人。
咸和八年（后赵建平四年，333年），石勒去世，石虎挟持了石弘让他坐在殿前，下令逮捕程遐、徐光交廷尉审理，召其子石邃带兵入宫宿卫，文武百官无不逃散。石弘十分惊恐，想让位给石虎。
石虎说：“君死而世子即位，我岂敢破坏法规！”
石弘哭泣着坚决辞让，石虎生气地说：“如果世子不能胜任，天下自会有议论，岂用预先论定！”于是逼迫石弘即位，改年号为延熙，文武百官都进位一等。杀了程遐、徐光。石弘无奈任命石虎为丞相、魏王、大单于，加九锡，以魏郡等十三郡为食邑，统领百官。