从1907年5月的潮州黄冈起义开始，到1908年5月云南河口起义的失败，孙中山在粤、桂、滇边境连续发动了6次武装起义，在这些起义中，孙中山把会党作为起义主力的思想非常明显。
金冲及、胡绳武在《辛亥革命史稿》中对孙中山依靠会党发动武装起义一事，作了深刻分析。两位学者认为，中国近代的会党，主要是以游民、流氓无产者为主体的，优点在于这些人都处于社会底层，对社会现实有着强烈不满，富有反抗性，容易一呼百应，也倾向于接受革命党人反满宣传的影响。但缺点也很明显：他们缺乏真正的革命觉悟，难以从事持久的斗争，一受挫折，更容易一哄而散；缺乏严格的纪律，战场上不服统一指挥，各自行事；成分复杂，有些人甚至打家劫舍，杀人越货。
以河口起义的失败为契机，革命派策划武装起义的活动重点，开始转向正式军队，特别是新军。确立这一方针后，革命领导人把视线转向驻扎在广州的新军，集中力量在此策划起义，原计划起义时间在1910年正月元宵节前后。
1910年2月9日，广州新军因为一个偶然事件，与当地警察对峙起来；第二天，新军士兵结队持枪冲击警察局，发生枪战，两广总督袁树勋将闹事士兵集中，并收缴机枪、弹药。闻知消息的新军纷纷携枪离营，群情激愤。
事态发展完全处于自发状态，没有人主持大局。黄兴、胡汉民、赵声等紧急商议后，决定将起义日期提前。倪映典于2月11日夜赶回广州燕塘时，发现士兵情绪高涨、局势难以控制，但队伍内部涣散，缺乏明确的计划和组织，弹药也不足，而清兵已调集一些兵力严加防范。倪映典深知起义不能再拖，当机立断马上发动起义，义军3000人公推倪映典为总司令，分3路向广州城推进。
在推进到牛王庙时，义军主力遭到巡防营统领吴宗禹率领的兵力阻击。清军以商谈为名，将倪映典诱骗入兵营中杀害。义军一下子失去了指挥，陷入混乱，起义随之失败。
新军起义的当天，一个年轻人给孙中山和同志们留下一封告别信，慨然北上。起义一再失败的消息，让这位心中充斥着满腔热血的年轻人决意采取另一种革命方式，他便是27岁的汪兆铭――我们所熟悉的汪精卫。
见革命一再受挫，汪精卫认为只有暗杀清廷重臣才是革命成功之路，他的想法被孙中山、黄兴劝阻，但汪精卫与黄复生、喻培伦等7人组织了暗杀团。黄复生、喻培伦先期到了北京，在琉璃厂火神庙西夹道开了一家照相馆，作为活动据点。汪精卫与两位会合后，在摄政王载沣上下朝必经的什刹海旁之甘水桥下埋设地雷。不料，他们的行动被警察发现，4月16日汪精卫与黄复生被捕。审讯中，汪、黄争当“主谋”，连肃亲王也被感动，将极刑改为终身监禁。
自1895年孙中山发动第一次反清武装起义以来，革命党人已经发动过十几次起义了，这些起义都遭到了惨痛的失败，不少同盟会的干部及会员产生了严重的悲观失望情绪，在此关键时刻，孙中山再一次表现了一个革命家坚忍不拔的革命意志。
1910年年初，广州新军起义失败后，孙中山由美洲经檀香山、日本，于同年秋来到马来亚槟榔屿（又称庇能），打算再举起义。他约胡汉民、黄兴、赵声商议，其兄孙眉，华侨同盟会会员邓宏顺及雷铁毅、杨锡初等人也参加了会商。当讨论到革命前途和下一步革命计划时，几个人默默不语，精神不振，相顾无策。孙中山见状说：“一败何足馁，吾之失败，几为举世所弃，比之今日，其困难实百倍。今日吾辈虽穷，而革命之风潮已盛，华侨之思想已开，从今而后，只虑吾人之无计划无勇气耳！如果众志不衰，则财用一层，予当力任设法。”
孙中山的一番话，打破了会议的沉闷气氛，黄兴也表示同意孙中山再举起义的倡议，并陈述了选择广州作为发难地点的意见。孙眉更是催促孙中山召集南洋同志，开会商议并举行筹款。
在一次秘密的筹款会上，孙中山作了一次令人感动的演说，意为这次准备的起义将是他推翻清王朝的最后尝试，假如起义再失败，他就荐贤代自己领导革命。与会者均被他的演讲所感动，大家当即捐出 8000元港币做准备活动的费用。
孙中山本打算亲自赴南洋各国去筹款，但因从事革命，许多国家都拒绝他入境。自第一次广州起义后，被迫离开香港，孙中山又先后被新加坡、越南、暹罗、日本政府迫其离境，南洋的荷属、英属岛屿国家都不许孙中山居留。这样，孙中山在南洋一带难以立足。加之，此前南洋各地华侨革命党人多次为革命起义捐献大笔款项，“大有接应不暇之势。出钱者因多叹元气之未复，劝捐者亦殊党开口之为难也”，孙中山只得赴欧美另辟财源。恰逢此时，冯自由从加拿大来电邀孙赴美洲筹款，孙遂只身前往，将南洋一带事务委托给胡汉民等人。
1911年2月17日，孙中山到达纽约，随后又到了旧金山、加拿大的温哥华等地。每到一地，他都说服华侨们为国内革命起义捐款，一共募集了7万多元，全部汇到了香港。在南洋，邓泽如也募集到了5万多元，第二次广州起义所需经费已基本筹足。
悲壮的广州“三二九”起义
马来西亚的槟榔屿会议后，孙中山、黄兴、胡汉民、赵声等人分头进行准备。这次起义的统筹部设在香港跑马地35号，黄兴任部长。为起义所筹款项也超过了原来预算的10万元，达到了15万。这笔钱被用于起义统筹部通过关系在日本、越南、香港等地购买军械。
统筹部决定选派500名配备武装的革命党人作为起义的主干部队，其成员必须是敢死善战的人。林觉民、喻培伦、方声洞等都自告奋勇地充当先锋队。起义前夕，800名先锋队员陆续集结到广州，许多人写下了悲壮的遗书。
起义日期确定为1911年4月13日，后来因美洲、荷属南洋款项未到，从日本、越南购买的军械多数没有到齐；此间南洋的同盟会党员温生才独自刺杀了广州副都统孚琦事件，清军戒备极严，在征得黄兴、赵声同意后，广州同志决定将起义日期改在4月26日。
4月23日，黄兴到达广州，设立起义总指挥部，各起义机关开始进入起义阶段。黄兴看到广州形势紧张，加之日本、越南枪械未到，决定再推迟一天。
4月24日，因为消息走漏，清军在城内进一步加强戒备，广州城中形势骤然紧张。突发情况使正在待发的起义一下陷入进退两难的困境，指挥机关的意见出现严重分歧。此时同盟会起义的机器已经迅速运转起来，黄兴等少数人坚持不能再改期，认为再改期无异于解散，将前功尽弃；但他又不得不服从大多数意见，命令赵声部队暂退香港。黄兴又电告胡汉民：“省城疫发，儿女勿回家。”
4月25日，清廷又调了两个巡防营到广东。一些起义领导人再次提出改期，遭到黄兴的极力反对，他表示要以死相拼，以谢海外同志；但另一方面，黄兴又令各部先锋迅速撤回，并保存好枪械，为来日做准备。但就在各人散去后，林文、喻培伦突然赶到黄兴那里汇报：起义风声已经外露，“非速发无以自救”。黄兴下定决心，集结三四十人攻击督署，杀都督张鸣岐。
4月26日，陈炯明、姚雨平向黄兴报告，从顺德调回来的清巡防营中的同志，已决心起义。闻听消息，黄兴又赶紧电告香港，“母病稍痊，须购通草来”，决定在次日下午5点半发难。但是先锋队已在前一天被遣散大半，因此黄兴不得不调整计划：原定十路进攻计划只得改为四路。
在香港的同志得到起义通知后，因为来不及派大队赶到广州，申请延缓一天，但“部署已定，不能再改”。
4月27日一早，乘早船到达广州的赵声部队，因城门紧闭而不能进城；只有福建和海防的先锋到广州候命。黄兴将象牙印章及黑钢时表分送给各先锋，以作守信及准时之用。
27日下午4点，离预定的起义时间还有一小时，黄兴集众演说，这时李文甫、罗仲霍、朱执信、谭人凤等人也悉数到来，谭人凤将香港情况告诉黄兴，请求延缓一日，黄兴只说了一句：“老先生，勿乱我军心！”此时，箭在弦上，不得不发。
出发前10分钟，陈炯明派人来，见黄兴等人已经整装待发，一言未发转身离去。按预定计划，黄兴攻督署，陈炯明攻巡警教练所。但后来的事实是，陈炯明害怕事情棘手而不敢行动。
4月27日下午5点半，黄兴率队出发，“一时螺号呜呜，风起云涌”。但黄兴在攻下了只有少数卫队守卫的两广总督府后，其他3路却都没有随后接应，寄予希望的城外新军也没有接到通知，其他联络的民军则因宣布改期后已经解散，这样只剩下100多名先锋队员面对比他们多几十倍的清军援军，陷于孤军苦战。当赵声、胡汉民率领200多人乘夜船于28日凌晨到达广州时，见城门紧闭，又分别折回。此时，起义已彻底失败了。
起义失败后，由善堂收殓死者遗体，共有72位烈士――这便是后来广为传颂的“黄花岗72烈士”，但实际上，后来经过深入调查，又发现了14位殉难者，一共86位为革命献出了生命，同盟会党员、《平民报》主编潘达微挺身而出，为烈士寻找一处葬地安息，最后将72位烈士的遗体葬在了黄花岗。
1911年4月28日晚6点，孙中山与致公堂大佬朱卓文由温哥华抵达芝加哥车站。西方报纸纷纷登载这次起义的消息，孙中山立刻发电给香港的胡汉民：“闻事败，同志如何？善后如何？”
当时，孙中山每天都应邀到各处演说，忙碌不堪。香港方面却一直没有复电，一周之间孙中山连发三封电报给胡汉民，但均无消息，孙中山一直心情沉重。一次原定3个小时的演讲，但一直情绪非常不安的孙中山只演讲了一个小时便难以为继，以至于早就耳闻“孙先生演讲口若悬河”的一些听众，都怀疑是假冒者来代替他演讲。
直到5月3号晚上，孙中山终于收到了胡汉民的回电，得知黄兴等人安然无恙的消息，孙中山才心情舒展。
黄花岗之役，革命党受创之重，也是自革命以来最严重的一次。革命党人的精英――先锋队员们大部分壮烈牺牲，还有一些人在被捕后遇害。孙中山用饱含激情的口吻，赞扬了民国创建前最后一刻付出生命的烈士们：
是役也，碧血横飞，浩气四塞，草木为之含悲，风云因而变色。全国久蛰之人心，乃大兴奋。怨愤所积，如怒涛排壑，不可遏抑，不半载而武昌之大革命以成。则斯役之价值，直可惊天地、泣鬼神，与武昌革命之役并寿。
“首义第一枪”
一次又一次的起义虽然都以失败而告终，清王朝仍在支撑着摇摇欲坠的政权，像一只千疮百孔的破船，随时将被革命的怒涛吞没。果然，1911年10月10日，埋葬清朝统治的武昌起义爆发了。
1911年7月31日，宋教仁、陈其美等人在上海成立同盟会中部总会，任命居正主持成立湖北分会。这时的武汉，革命思想已深入人心，军界和知识分子中倾向革命、加入革命党的人越来越多，而且革命党得到了共进会领导人刘公的5000元捐款，解决了经费问题，于是革命党决定在武汉举行起义，推居正等到上海，与宋教仁等商量购买军火，并请黄兴、谭人凤来湖北领导革命起义。
1911年1月30日，湖北新军中革命党人蒋翊武、刘复基等成立文学社，坚持湖北从科学补习所以来至振武学社各革命团体的一贯传统，继续以新军为主要对象发展革命力量。1907年在东京成立的共进会，领导人于1908年相继回国，准备按计划在各省策动起义，其中以湖北共进会成效最为显著。
1911年9月24日，文学社和共进会在胭脂巷机关举行会议，一致决议定于10月6日（农历八月十五日）举行起义，还推举蒋翊武为革命军临时司令，孙武为参谋总长。不幸的是，6日起义的决定走漏了风声，甚至被公开登在汉口的报纸上。不得已，总机关决定将起义推迟到10月9日，即农历八月十八夜举行，其余均依原定计划进行。
10月9日上午，孙武与邓玉麟在汉口俄租界宝善里14号机关配制炸药，11号则是共进会领导人刘公的寓所。下午3点，刘公的弟弟刘同来到14号，不巧烟灰落下的火星引起爆炸，将孙武烧伤。俄国领事带领警察，将刘公夫人和刘同等逮捕，搜出有中华民国军政府鄂省大都督之印、告示、革命党人名册等物。清朝风闻革命党起义消息，要求驻汉口的俄领事予以协助。
当天早晨，蒋翊武由岳州回到武汉，正与同志们讨论起义之事时，忽然得知孙武出事的消息。当时风声更紧，湖广总督瑞?下令武汉戒严，街上布满了军警，清兵正在按搜到的名册在各营中抓捕革命党人。蒋翊武同意提前发难，然后以“临时总司令”名义起草了一份命令，约定当晚12点起义，以炮声为号。
到了晚上12点，蒋翊武等人仍在机关二楼等候起义，楼下开着留声机以作掩护；忽然大队军警来到这里，开始“砰砰”地砸门。刘复基开门后，从楼口扔下一枚炸弹，不料误炸了楼梯，弹片反射又伤及自己，刘负伤后被捕。蒋翊武、彭楚藩等想从邻舍屋顶逃走不成，也被捕。但在押送途中，蒋翊武与另位两位同志相继逃走。当天晚上，彭楚藩、刘复基与杨洪胜三位革命党人便被湖北都督瑞?杀于督署门外。
天亮以后，形势更加危急。因为新军炮兵与工程等营加入革命的士兵名册被查获，清兵开始在各营中搜捕革命党人。
消息传到工程八营，革命党在该营的总代表熊秉坤深感形势严峻，若不当机立断，起义就会夭折。于是熊秉坤便利用早餐机会集中各队（连）党人代表，秘密商量，熊说：“今日反亦死，不反亦死，大丈夫能惊天动地，虽死犹烈！”这席话获得在场代表的一致赞成。当时大家决定晚间第一次点名后起义，以3声枪响为号，先杀掉敢于抵抗的反动长官，再攻占楚望台军械库。
因为枪弹已被没收，吕功超回家取来他哥哥存的两盒子弹，于郁文等人从其排长处偷来了两盒子弹，这就是起义的全部枪弹。其他营的新军也决定不计成败在当天晚上起义。但早有防备的清政府却下令湖北全军停止晚操，使熊秉坤原来的计划无法实施。
晚上8点多，二排长陶启胜得到起义情报后，带人闯进一排来侦查，正好看见程定国、金兆龙等人正在换枪装子弹，大声呵斥：“想造反吗？”金兆龙也回答：“造反怎么样？”陶启胜想先发制人，猛扑过来，抓住金兆龙双手，金兆龙大声喊：“同志们再不动手，等到什么时候？”程定国举起枪托猛击陶，陶启胜向外逃时，被程定国举枪射中腰部。武昌起义的第一枪就这样打响了。
1914年，孙中山在东京指着熊秉坤向同志们介绍说：“这就是武昌起义放第一枪的熊秉坤同志啊！”后在《孙文学说》中，又称“熊秉坤首先开枪发难”。但如果仔细考察历史史实的话，这种说法并不准确。
10月10日之夜，武昌城火光闪闪，炮声隆隆，喊杀声和欢呼声混成一片。当程定国打了具有历史性的一枪后，“全营轰动”，枪声此起彼伏，熊秉坤带着队伍来到楼门，将反抗的工程营代理管带阮某等3人打死，然后鸣笛集合。起义士兵起来响应，夺取了武器弹药。熊秉坤率队出营，这时城北也火光连天，原来是二十一混成协辎重工程营李选皋也发动了起义，两队都向楚望台军械所方向奔去。
楚望台设有军械库，里面藏有从德国、日本购买和汉阳兵工厂制造的大量军火，一向由工八营派兵守卫。那里的革命人早已作好了起义准备，听到工八营营房枪响，他们赶跑了这里的反动军官，迅速占领了军械库，与赶来的熊秉坤等会合。接着许多邻近兵营的革命党人也率部奔赴楚望台，楚望台顿时成为起义部队的大本营。
为了加强指挥，起义军公推工程八营队官（连长）昊兆麟为临时总指挥，熊秉坤为副总指挥。命令金兆龙带一队士兵打开中和门（今起义门）迎接南湖炮队，熊秉坤等兵分3路进攻湖广总署。
进攻湖广总署的3路起义军，战斗十分艰苦，进展缓慢，曾一度受挫。10月10日夜晚，雨雾茫茫，一片漆黑，炮弹的命中率低，而总署衙门墙高厚垒，当时又有最先进的机关枪组成的强大火力网，同时总督瑞?和第八填统制（师长）张彪把5000清军布防在通向湖广总署的各条要道，使3路起义军沿途受阻。为了改变被动局面，吴兆麟、熊秉坤一面组织各路义军发起猛攻，一面决定火攻助威。在进攻总署衙门时，不少附近的居民自愿参加了这场具有历史意义的战斗。他们熟悉地形，又乐于献出自己的住房，同义军一起纵火，火光冲天，照得总署衙门一片通明，连门前的旗杆都清晰可见，为炮队指明了炮击目标。
大炮的怒吼，击中了总署签押房，使负隅顽抗的清军胆战心寒。瑞?闻风后十分恐慌，命令手下将督署后的围墙打穿，带领卫兵由吴家巷潜逃，出文昌门，仓皇登上“楚豫”舰。
熊秉坤率领的第三路义军在总署衙门正面遭到清军困兽般的顽抗，战斗十分激烈。为了尽早消灭敌人，熊秉坤挑选了40名精悍的士兵组成敢死队，他们冒着枪林弹雨奋勇杀敌。革命勇士王世龙手提煤油、木柴冒死跃上钟鼓楼放火，不幸壮烈牺牲，然而钟鼓楼火势大作。在大炮的掩护下，起义军冲进总署东辕门（今武昌造船厂东大门）。守在总署大门前的清军，凭借武器的优势，用机枪向起义军疯狂扫射，作最后的挣扎。
这时，工程营士兵纪鸿钧手提一桶煤油，冒着密集的弹雨，跃上总署耳房破桶纵火成功，自己却在战斗中英勇献身，熊熊的烈焰蔓延到总署大堂。起义军乘势猛攻，歼敌无数。
辛亥“首义”经过一夜的鏖战，革命军终于攻克了清政府在湖广的最高统治机关――湖广总署，占领了武昌城。11日清晨，革命军旗帜高高飘扬在白云黄鹤的上空，一群群起义官兵兴高采烈地相互祝贺，相互拥抱。起义成功了！到了10月11日下午，武昌完全光复，大小官吏都逃走了，12日汉口光复，13日汉阳也光复。各军和学生们组队在街头宣传革命宗旨。革命军得到了大约4000万元的清军库存，经济充裕，局势趋于稳定。
武昌首义后不到两个月，全国24省中，便有14省举起了义旗，宣告独立，使得清王朝迅速陷入土崩瓦解的境地。这一年是中国阴历辛亥年，这次波澜壮阔的革命运动，由是称之为“辛亥革命”。
革命中心之外的孙中山
当武昌起义的第一枪响起时，孙中山正在前往美国科罗拉多州丹佛市的旅途中。十多天前，他在旅途中接到黄兴从香港打来的电报。可是，密电码本随着行李先运送到了丹佛市，孙中山一时无法译出。直到1911年10月11日晚到了丹佛市，从行李中捡出密电码本，他才知道：“居正从武昌到港，报告新军必动，请速汇款应急。”
此刻，孙中山无法筹得款项。他本想马上拟电回复，建议黄兴他们暂时不要采取行动。可是，当时已是深夜，加之多日奔波，筹款演说，思想烦乱，一时拿不定主意，只得上床睡觉，打算明晨精神清爽时候，好好思虑一番，再去复电。
旅途疲乏，使得孙中山一觉醒来，已是10月12日上午11点多。在去饭堂用餐的路上，经过走廊报摊，他顺便购买一份报纸携入餐厅。他坐下一看，一段电讯赫然写道：“武昌为革命党占领。”
开始，孙中山简直不敢相信自己的眼睛，待他再看两遍，便紧紧抓住那张报纸。惊喜交集的心情可以想见。孙中山匆匆吃过早餐，立刻回到旅馆。一个重要的问题，需要他马上回答：是马上回国直接指挥战斗，还是先在欧美进行外交活动？
经过一番思考，孙中山决定暂时还是留在国外，走访美、英、法3国政府，争取国际对新政权的支持。他认为，在这关键时刻，外交活动是“可以举足轻重为我成败存亡所系者”，于革命成功更有裨益。他决定从纽约去欧洲，先从外交方面做出努力，解决革命党与西欧各国的关系，然后再回国。
可是，帝国主义列强对辛亥革命的态度，并不像孙中山估计的那样。孙中山活动的第一个重点首先是美国政府。在赴纽约途中，路过圣路易斯，看到报上载有“武昌革命军为奉孙逸仙命令而起者，拟建共和国体，其首任总统当属之孙逸仙”的文字，孙中山意识到，中国革命已为世界所关注，为了避免不必要的麻烦，他在途中格外谨慎，避免会见一切报馆访员。可是，他到了芝加哥，又满怀激情地为中国同盟会芝加哥分会代拟了召开预祝中华民国成立大会的布告：
武昌已于本月19日（农历）光复，义声所播，国人莫不额手相庆，而虏运行将告终。本会谨择于24日开预祝中华民国成立大会，仰各界侨胞届期踊跃齐临庆祝，以壮声威，有厚望焉！
此大会后，有十多家西方报纸想采访孙中山，但都被他拒绝。尽管如此，“孙逸仙”这个名字已经频频成为这段时间外电报道的重点对象。其中英国《每日电讯报》的一篇文章是这样写的：
孙逸仙博士的信徒设在纽约的总部，昨天晚上挤满了人。据称，几乎每一个出席者都会讲流利的英语。墙上悬挂着孙逸仙博士的巨幅油画肖像，还有其他穿着革命军军装的士兵和海员像。大家都在谈论革命。
10月20日，孙中山自华盛顿抵达纽约。在纽约，他对华侨演讲共和政治，向美国朝野人士介绍中国革命宗旨，希望博得他们的同情。同时，他确定今后革命计划，拟由黄兴领导湖北革命军对清作战，由胡汉民、朱执信诸人相机争取广东反正，并致电两广总督张鸣歧，敦促他率领所部归降。
当时，孙中山是以化名前住纽约的。为保密起见，除同志每日因事谒见外，外界无人知晓。
11月2日，当黄兴在湖北军政府紧急会议上被推举为中华民国军政府战时总司令时，孙中山正乘坐在从纽约开往伦敦的轮船上，英国是孙中山为一个新政权开展外交努力的第二个国家。11月14日，孙中山委托他人与英国外交大臣格雷交涉，再一次向英国政府“止绝清廷一切借款”等三项要求，除此之外，还表达了强烈希望取得英国对中国革命的“友谊和支持”，向其借款100万英镑，并允诺革命胜利以后，“给英美在华若干优先权利”。
孙中山提出的要求遭到英国外交大臣格雷的否定，并在英外交部传为笑柄，称孙中山为“理论性的与喜说大言的政治家”。而格雷仍作绅士状地表示“英国将保持中立”。孙中山充满希望的英伦之行，也并不如愿。
虽然英国外交大臣此时并不看好这位来自遥远东方的革命者，但他并不知道，就在他冷冷拒绝孙中山的同时，在中国国内，江苏都督程德全已致电各省都督，希望孙中山回国组织临时政府。电文里说：
大局粗定，军政、民政亟须统一，拟联合东南各军政府公电恳请孙中山先生迅速回国组织临时政府，以一事权。中山先生为首创革命之人，中外人民皆深信仰，组织临时政府，舍伊莫属。我公力顾大局，想亦无不赞成，即祈速复。
两天后，孙中山在致民国军政府电中，第一次公开表达了对民国总统人选的态度：“今闻已有上海议会之组织，欣慰。总统自当推定黎君。闻黎有请推袁之说，合宜亦善……”
后来很多学者认为，孙中山缺乏牢固掌握政权的意识，当初不该发这种同意黎或袁担任总统的电报。孙中山在电文后面也表示，不管选谁，“但求早固国基”，这正反映出孙中山超出一般政客的气魄和胸怀，这个思想也与他后来的“让位”举动一脉相承。
此后，孙中山对自己未来的政治出处，曾一再表态。据1911年11月23日路透社披露的孙中山与康德黎谈话，孙中山称自己的志向“不急在做中国之总理大臣”，只要做这个官“有益于中国，亦所不辞”。在一次讲话中，孙中山还说：“不论我将成为全中国名义上的元首，还是与别人或那个袁世凯合作，对我都无关紧要。我已做了我的工作，启蒙和进步的浪潮业已成为不可阻挡的。”
11月20日，当袁世凯在北京组成责任内阁时，孙中山又开始了他的法国之行。而他在法国受到的礼遇，较之于在英、美好得多。法国人对中国革命都表示同情，包括已卸任的法国总理克里孟梭。法国外交部长毕恭得知孙中山希望与他见面时说：
我哪里有不见孙逸仙的道理？中国正处在今天这个状况，无论什么事情都可能突然发生。孙逸仙的计划你怀疑有些空想吗？其实这并不重要，主要的是，他已经有了一个政党，而这个政党是完全可以推翻清政府的！
但是，孙中山同样未能从法国那里得到借款。法国东方汇理银行总裁西蒙虽然宴请了孙中山，却直接而坦率地拒绝了孙中山的借款请求，理由是四国银行已达成一致协议，法国必须“严格地遵守中立”。考虑到其他国家情形与此差异不会太大，孙中山决定立即归国，不再滞留。
4天之后，孙中山告别欢送他的留学生，由法国马赛乘“丹佛”号轮船归国。他的故乡此刻正以如火如荼的革命形势，欢迎这位革命的精神领袖归来。
孙中山从法国乘英轮，途经槟榔屿、新加坡返回祖国。一路上他的行踪一直被严格保密。
这时武昌起义已过了45天，15个省宣布光复，其他省也是人心所向，随时都可能发生革命，全国的形势极好。同盟会此时完全可以一鼓作气，彻底扫除清王朝的最后的余威，但遗憾的是，此刻，革命内部又出现了矛盾。
1911年11月7日，黎元洪通电各省起义独立的军政府，提出建立中央政权的问题，9日又通电各省派代表到武昌，筹商组建临时政府之事。
11月11日，已经光复的江苏、浙江两省都督，联名致电上海都督陈其美，提议将代表大会放在上海召开。很快，山东、湖南等7地代表到达上海。
这样，就出现了武昌、上海两处都在筹备成立中央政权的情况，实际上双方都在争夺筹备中央政府的主动权，一时相持不下。最后，上海同意去武昌开会，但仍坚持各省留一人在沪。
当各省代表陆续到达汉口之际，11月27日，清军攻陷汉口、汉阳，大炮架上龟山，湘鄂革命军退守武昌后，形势十分危急。军政府召集紧急会议商讨对策。黄兴主张放弃武昌，率领所有精锐部队及军需供给，乘兵舰向东到南京建立根据地，然后再图收复。但他的意见遭到孙武等人的坚决反对，他们认为武昌是革命最先起义的地方，有精神象征之意义，一举一动关系着全局，如果不战自退，那么各省也会动摇。孙武认为，凭借长江天堑，敌方很难轻易渡江。参加会议的人一致赞成困守武昌，虽然大家仍推举黄兴做总司令，但意见不被采纳的黄兴乘船去了上海。
12月2日，江浙联军攻占了南京，此举也使上海江浙的声势大涨。而汉口、汉阳的失守，则大大削弱了武汉革命中心的地位。留在上海的各省代表本来就对黎元洪在武汉筹组中央政府心存不满，所以在攻克南京后，12月4日，他们就以形势吃紧、急需组织中央政府为名，召集在上海的代表开会。会上选举黄兴为“假定大元帅”，黎元洪为副元帅。第二天又决议，由大元帅组织中华民国临时政府。但是黄兴坚辞不受，认为组织政府，“非我所能担任者也”，最后只勉强答应作为权宜之计，在孙中山归国前暂任此职。
上海此举并未同武汉协商，黎元洪在12月8日立即做出反应：通电各省都督，指责其“情节甚为支离”，要求设法取消，“以免混淆耳目”。
12月12日，已宣布独立的14个省、39位代表先后到达南京，选出浙江代表汤尔和为议长，广东代表王宠惠为副议长；并议定12月16日选举临时大总统。
12月15日，本来就错综复杂的局势又有了变化――从湖北赶到的浙江代表陈毅转达黎元洪的意见，要求暂缓选举总统。因为此时黎元洪已与前清重臣袁世凯派到武汉的和谈代表唐绍仪有所接洽，黎元洪认为大总统一席应虚位以待。经过一番反复，各省代表重选黎元洪为大元帅，黄兴为副元帅，但黎元洪又不能来南京，由黄兴代行大元帅职位。
从上面可以看出，选举袁世凯为大总统的问题，这时已公开提到台面上来了。
黎元洪、汤化龙其实早就与袁世凯有联系。袁世凯曾接连3次致信黎元洪，让其“和平了结，不独不究既往，尚可定必重用，相助办理朝政”，而黎则“望袁如帝天”，一意主和，并致信袁世凯，希望他能倒戈让清帝逊位。这种想法应该也不仅仅只是黎元洪才有――1911年11月9日，黄兴在给袁世凯的信中，一面谴责袁部火烧汉口，又谓“人才原有高下之分，起义断无先后之别”，以拿破仑、华盛顿相期许，敦促袁世凯反正。
在当时的革命党人当中，很多人都对袁世凯寄予期望。11月18日，在上海的各省代表与宋教仁等，都倾向于“以大总统饵袁世凯而推翻清室”。整个上海包括革命党人都笼罩在妥协、拥袁的气氛中，当时已经形成这样一种心理：只要袁赞成共和，迫使清帝退位，就选他为大总统。
革命党人方面，由于原来同盟会内部的分歧和分裂，始终未能得到整合的机会，加之组织纪律松弛、涣散，亦很难有主导局面的统一意见。当武装推翻清政府的短期目标实现后，内部的分裂与不和再一次爆发出来。
而孙中山就在这个时刻回来了，等待他的，将会是一种什么样的局面？
就任临时大总统
1911年12月21日，孙中山抵达香港，胡汉民、廖仲恺乘兵舰到香港迎接；4天后，在胡汉民、宫崎寅藏、池亨吉、荷马里等人的陪同下，孙中山到达上海。
这天清晨，虽然下着蒙蒙细雨，但上海十六铺金利源码头上，布满了沪军都督府的卫队和军警，挤满了各国领事，中外记者和各机关团体的代表。马路边，码头上到处飘扬着各式各样的旗帜。黄兴、宋教仁和沪军都督陈其美走上船。他们背后，站立着成千上万的欢迎人群。
上午9点3刻，当穿着一套黑色西服的孙中山出现在海轮船舷旁时，欢迎的人群又一次轰动了。孙中山也高举着帽子，向久违的祖国人民致意。上海同盟会的同志们还为孙中山鸣放礼炮21响，以表示对他的敬意。这也是孙中山经过15年的国外流亡生活之后，第一次公开回到故土。黄兴、陈其美簇拥着孙中山，在欢呼声中登上码头。
12月26日，黄兴、陈其美等出面，邀请在上海的同盟会员在爱丽园宴请孙中山；当晚，孙中山不顾旅途劳累，立即召开同盟会最高干部会议，讨论组织临时政府问题。
讨论时，宋教仁主张采取内阁制，陈述总统制的多种弊端；而孙中山则主张采取总统制，不设总理。会议争论很长时间也没有定论。最后张静江表态说：“好！除了孙先生，没有第二人能说这样的话的了。我们惟有遵照孙先生的意见行事。”黄兴也说：“我赞成孙先生的意见。”
12月29日上午，南京17省代表会议正式选举中华民国临时大总统。选举前，浙江代表、大会主席汤尔和致词，他说这次选举是“中国4000年来历史别开生面”，代表们对此都报以热烈掌声。
投票结果，孙中山得16票，黄兴得1票。孙中山以超过投票总数2/3的票数，众望所归，当选为中华民国第一任临时大总统。当选举结果公布时，“众呼中华共和万岁3声，是时音乐大作，在场军学各界互相祝贺，喜悦之情，达于极点”。
对很多代表来说，直到选举前两天才是他们第一次见到传闻已久的孙中山本人。12月27日，孙中山接见各省代表，一位代表事后回忆说：当时感到惊异的是先生的语气真挚亢爽，直截了当，有当仁不让、舍我其谁之慨，一洗中国缙绅虚伪谦逊、矫揉造作之态，虽细微处，亦见伟大。可见，孙中山的个人魅力一举征服了那些革命者。
伟大的革命斗争造就了孙中山。这位中国近代史上最有威望、最有影响、最有经验的人物当选为中国第一任临时大总统，完全符合中国人民的意愿。代表会议立即做出决议：各省代表具签名书，交正、副议长到沪欢迎临时大总统来宁。
孙中山当选临时大总统的消息一经传出，全国人民和海外侨胞兴高采烈，一片欢腾。“自总统选举以来，南洋、澳、欧美各地贺电为日盈尺”。
12月31日，参议院决议1912年1月1日为中华民国元年正月一日，临时大总统孙中山来南京就职。孙中山赴南京就职前，唯恐铺张浪费，特别嘱咐沪军都督陈其美：“我们革命党，全不采仪式，只一车足矣。”
1912年1月1日上午11时，孙中山乘沪宁铁路专用花车起行。到站欢送者有各团体代表及军队等数千人，专军在礼炮声响后徐徐启动。途经苏州、无锡、常州、镇江等站时，均有数千至上万群众列队致敬，鼓乐齐鸣，欢声雷动，“共和万岁”、“总统万岁”的呼声响彻云宵。
下午5时，车抵南京下关，接着，换乘专车入城。南京城内，到处张灯结彩，百姓填街塞巷，欢声雷动，热烈欢迎孙中山的莅临。临时大总统府设在南京城内旧两江总督衙门，即太平天国的天王府旧址。当晚10时，举行临时大总统受任典礼。孙中山宣读誓词如下：
倾覆满洲专制政府，巩固中华民国，图谋民生幸福，此国民之公意，文实遵之，以忠于国，为众服务。至专制政府既倒，国内无变乱，民国卓立于世界，为列邦公认，斯时文当解临时大总统之职。谨以此誓于国民。
宣誓之后，代表会将大总统印授给了孙中山。
这一年，孙中山不满46岁。