หลังจากสร้างพระราชวังบนฝั่งตะวันตกของแม่น้ำเจ้าพระยาแล้ว ทรงจัดการบ้านเมืองเรียบร้อยพอสมควร บรรดาแม่ทัพ นายกอง ขุนนาง ข้าราชการทั้งฝ่ายทหารและพลเรือน ตลอดทั้งสมณะพราหมณาจารย์และอาณาประชาราษฎร์ทั้งหลาย จึงพร้อมกันกราบบังคมทูลอัญเชิญขึ้นทรงปราบดาภิเษกเป็นพระมหากษัตริย์ ณ วันจันทร์ ขึ้น 8 ค่ำ เดือนยี่ ปีกุน จุลศักราช 1128 ซึ่งตรงกับวันที่ 28 ธันวาคม พ.ศ. 2310 ทรงพระนามว่า พระศรีสรรเพชญ์ หรือ สมเด็จพระบรมราชาที่ 4 แต่เรียกขานพระนามของพระองค์ติดปากว่า สมเด็จพระเจ้าตากสิน หรือ สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี

เดิมพระองค์ทรงคิดที่จะปฏิสังขรณ์พระนครศรีอยุธยาให้กลับคืนเป็นดังเดิม[22] แต่หลังจากตรวจดูแล้วยากต่อการฟื้นฟู จึงทรงให้อพยพผู้คนและทรัพย์สินลงมาทางใต้ และตั้งราชธานีใหม่ขึ้นที่เมืองธนบุรี เรียกนามว่า กรุงธนบุรีศรีมหาสมุทร

ปรากฏว่าที่เมืองลพบุรี มีพระบรมวงศานุวงศ์ของราชวงศ์อยุธยามาพำนักอยู่เป็นจำนวนมาก พระเจ้าตากจึงรับสั่งให้คนไปอัญเชิญมายังเมืองธนบุรี พระองค์ทรงขุดพระบรมศพของพระเจ้าเอกทัศ ขึ้นมาถวายพระเพลิงตามโบราณราชประเพณี[23][24]