1911年10月10日晚，驻武昌的新军第八营的革命党人打响武昌起义的第一枪，三天后，武汉三镇光复。不到1个月，全国13个省宣布起义，脱离清政府的统治。同年12月29日，孙中山在南京被17省代表推选为中华民国临时大总统。
　　1912年1月1日，中华民国宣告成立，孙中山在南京宣誓就任临时大总统并发布《中华民国临时大总统宣言书》，1月2日，通电改用阳历。3日，选举黎元洪为副总统，确定临时政府组成人员，中华民国临时政府成立。28日，成立南京临时参议院。
　　孙中山在临时大总统就职宣言中表示，一定要“能尽扫专制之流毒，确定共和，普利民生，以达革命之宗旨，完国民之志愿。”“临时政府成立以后，当尽文明国应尽之义务，以期享文明国应享之权利”。临时政府对外要洗雪清朝反动政府的“辱国之举措”。
　　中华民国临时政府9名国务部长中，同盟会员3名——陆军总参谋长黄兴，外交部长王宠惠，教育总长蔡元培。其余有旧官僚2名，立宪派2名，自由派专家2名。孙中山在临时大总统任内推行了一系列的社会和政治改革，制定了《中华民国临时约法》，规定“中华民国之主权，属于国民全体”，公民有人身、选举、参政、居住、言论、出版、集会、通信和宗教信仰的自由和权利，并发布了一系列有关政令。在外交上，表明“得与世界各邦敦平等之睦谊”，加入“公法所认国家团体之内”。在经济上，废除清代的苛捐杂税，保护民族工商业，奖励华侨在国内投资。在文化教育方面，提倡“自由、平等、博爱”为宗旨的“公民道德”教育，废止小学读经。
　　1月22日，孙中山声明只要清帝退位，袁世凯宣布赞成共和，即向临时参议院推荐袁世凯为临时大总统。袁世凯得到孙中山的保证后，加紧逼迫清帝退位。2月12日，清朝皇帝终于接受中华民国对皇室的优待条件，正式退位。统治中国260多年的清朝垮台了，延续2000多年的君主专制政体结束。
　　2月13日，袁世凯向临时政府正式声明赞成共和，孙中山向临时参议院辞职。15日，临时参议院选举袁世凯为临时大总统。3月10日，袁世凯在北京宣誓就任临时大总统。次日，孙中山公布《中华民国临时约法》，是中国历史上的创举。25日，唐绍仪到南京接收临时政府，组织新内阁。该内阁中内政、陆军、海军、财政、外交等部均由袁世凯的亲信或拥护者担任，同盟会只分配到教育、农林、工商等席位。4月1日，孙中山正式解除临时大总统职务。5日，临时参议院议决临时政府和该院迁往北京。
　　此后至1928年间的中华民国史称“北洋时期”，该时期的中华民国政府称为“北洋政府”。