刘成勋回到四川省，被统制刘存厚任命为手下的四川第4镇参谋长。同年7月，四川都督尹昌衡出征西藏，他随同参战，立下军功。1914年（民国3年），川边镇守使张毅任命他为讨逆军总司令，镇压叛乱的陈步三的部队。1916年（民国5年）12月护国战争爆发，刘成勋在雅安唿应护国军。刘存厚任命他担任第2师第1混成旅旅长兼左翼总司令。他同蔡锷所率护国军第1军合流，与北京政府军作战。1917年（民国6年），刘存厚、罗佩金（滇军）、戴戡（黔军）三人混战，刘成勋辅佐刘存厚取得胜利。1918年（民国7年）1月，刘成勋被任命为第21