武昌起義爆發時，孫中山正在美國猶他州鹽湖城邊一個小城市Ogden的一家名叫Marion的旅店內，當時他正帶領兩位洪門籌餉局演說員奔走於美國各埠四處演說，以籌募革命資金。唐德剛在【晚清七十年】中稱孫中山此時「在美國洗盤子」，此說流傳甚廣，但絕非事實，有孫中山當天用旅店信箋所寫之信為證。
1911年10月12日，孫中山才從報紙上看到武昌起義的訊息，當時他剛抵達科羅拉多州的丹佛城。經再三考慮後，孫中山認為自己的任務不在「疆場之上」而在「樽俎之間」，於是暫緩立刻回國的計劃，而是繼續留下來，以圖透過外交活動幫助革命政府贏得列強的承認，並獲取經濟上的支援。
隨後，孫中山秘密請見美國國務卿諾克斯，諾克斯未予回應。10月22日，黃興發來電報，催促其立刻回國，但孫中山不願放棄自己的初衷而趕往紐約會見日本外交官，由於當時局勢並不明朗，日本方面同樣拒絕了孫中山的要求。之後，孫中山離開美國前往歐洲遊說各國政要，企圖獲得列強對革命政府的貸款及外交支持。但是，孫中山的諸多努力並沒有獲得報酬，英國外交部官員反應冷淡甚至暗諷孫為「喜說大話的政治家」。一番良苦並沒換來報酬，孫中山只得於11月23日離開巴黎啟程回國。
1911年12月21日，孫中山抵達香港，由此結束了長達16年的流亡生涯。25日晨，孫中山攜廣東籍革命黨人胡漢民、朱卓文等人乘英國郵輪「丹佛號」駛抵上海吳淞口，同船到達的還有美國友人鹹馬利夫婦及日本友人宮崎寅藏、池亨吉、山田純三郎、太田三次郎、群島忠次郎等人。孫中山的到來，一定程度上緩解了革命陣營的「領導缺位」危機，並使得原本渙散無力的同盟會有了主心骨。
事實上，南方陣營也不是鐵板一塊。具體而言，當時角逐主導權的有以黎元洪為代表的湖北革命派，有以張謇、程德全、湯壽潛等人為核心的江浙立憲派，而由各省革命黨人（並非全是同盟會員）及少數立憲派或名流混雜而成的「各省代表會」也在新政權的形成過程中舉足輕重。
此刻，由立憲派所支持的南北和談此刻正在順利進行，議和一旦成功，由「國民會議」表決國體，那麽之後的形勢將是，無論清帝退位不退位，袁世凱都將獲取大權。如果真是這樣，作為革命先導的同盟會即將被迅速邊緣化，這顯然是孫中山、陳其美、宋教仁等革命黨所無法接受的。有鑒於此，陳其美等人在漢陽兵敗後力舉黃興為大元帥即有此考慮。
孫中山抵達上海後，在隨後的幾天裏應酬繁忙，白天他要接見各路記者及各省名流的采訪與拜謁，晚上則與同盟會的重要幹部密會於寓所，就民國未來的走向、政制的設計、人事的安排展開討論。
因「臨時政府」的組織一時難產，「各省代表會」於12月27日派遣代表馬君武、王有蘭、許冠堯赴上海拜謁孫中山。會談中，雙方就幾個重大問題展開了討論。
代表問：「代表團擬舉先生為臨時大元帥，先生之意如何？」
孫回答：「要選舉就選舉大總統，不必選舉大元帥，因大元帥在國外並非元首。」
代表說：「在代表會所議決的【臨時政府組織大綱】，本規定選舉大總統，但袁世凱的代表唐紹儀，在漢口試探議和時，曾表示如南方能舉袁為大總統，則袁亦可贊成共和，因此代表會有決議此職暫時留待。」
孫說：「那不要緊，只要袁真能擁護共和，我就讓給他。不過總統就是總統，‘臨時’字樣可以不要」。
代表說：「這要發生修改組織大綱問題，俟回南京與代表會商量。」
之後，孫中山又提議改用西歷並在西歷1912年1月1日（即辛亥年十一月十三日）就職，代表們認為茲事體大，須報告給代表會決定。
由於時間緊迫，馬君武三人當晚即啟程返回南京。次日上午十點，三人向「各省代表會」報告了與孫中山的談話內容，各省代表經討論後認為，「臨時大總統」的「臨時」二字不能去除，因為此刻南北尚未統一，正式憲法也未制定，正式總統自然無從談起；至於改用西歷一說，各代表爭論頗久，直至馬君武起而強調孫中山持論甚堅，「各省代表會」這才勉強透過。當晚，各省代表即舉行選舉預備會，以投票選出臨時大總統候選人。
12月29日午後一點，「各省代表會」召開正式的臨時大總統選舉會，會議以湯爾和為主席，王寵惠為副主席，劉之潔為監選員，袁希洛為書記。當日到會共十七省代表43人，按【臨時政府組織大綱】規定的程式，各省代表無論到會幾人均為一省一票（十七省即17票），投票不記名。之後，會議主席命開啟候選人票箱，「孫文、黎元洪、黃興」三人名字赫然在列。最後統計，孫中山得16票，黃興得1票。黎元洪則於1912年1月3日以17票全票當選臨時副總統。
投票結束後，各省代表會即決定派議長湯爾和、副議長王寵惠赴上海歡迎孫中山來寧就職。1912年1月1日上午，孫中山偕胡漢民、荷馬李等一行數十人乘專列離開上海，下午5點抵達南京。當晚10點，孫中山在前兩江總督衙門中（即臨時總統府）舉行宣誓就職儀式，誓詞曰：「傾覆滿洲專制政府，鞏固中華民國，圖謀民生幸福，取民之公意，文實遵之。以忠於國，為眾服務。至專制政府既倒，國內無變亂，民國卓立於世界，為列邦所公認，斯時文當解臨時大總統之職。謹以此誓於國民。中華民國元年元旦。」
據革命黨人戢翼翹的回憶，孫中山當晚的就職儀式極其倉促簡單，他看見「中山先生和胡漢民走進來，兩人都穿著大禮服，戴大禮帽，胡漢民手拿文告，站在中山先生的身邊。中山先生宣誓就職後用廣東話演講，我根本就聽不懂。儀式很快就結束後，燈很暗，也沒照什麽紀念的相片。我們很奇怪為什麽這樣草率，第二天才明白原來是趕在這天改元，用新歷。」
頗蹊蹺的是，當時照相已非罕見，當晚就職典禮的相片也極具歷史價值與意義，但目前似乎找不到這樣一張建國照片，這不免令人感到有些遺憾（據說日本攝影師荻屋堅藏在場拍攝了相關影像，底片現存於中央電視台新影制作中心）。誠如戢翼翹所說，這次的就職儀式「倉促簡單」，但無論如何，「中華民國」在這一天成立了，歷史翻開了新的一頁，這才是真正有意義的。
讀到此處，讀者或許會發現一個明顯的問題，那就是12月29日「各省代表會」選舉孫中山為臨時大總統時，唐紹儀與伍廷芳在上海的南北和談中也已達成「以國民會議決定國體問題」的初步協定；而在30日的第四次和談中，唐、伍在達成國民會議召集辦法時，南京的「各省代表會」卻透過這樣一個決議：就清內閣代表唐紹儀要求召開國民會議一節，應由本會致電伍廷芳代表，請其答復唐代表：本月初十日（即29日）十七省代表在寧開會，選舉臨時大總統，已足見國民多數贊成共和，毋庸再開國民會議。
離奇的是，南方議和代表伍廷芳並未受此決議的影響而仍於次日（12月31日）繼續進行第五次和談，並提出「國民會議」在上海召開，日期定於1912年1月8日。究竟是南京的「各省代表會」與在上海談判的伍廷芳南方代表團之間的資訊溝通不暢（主要透過電報來往），還是伍廷芳有意壓下電文以迷惑唐紹儀代表團，其中玄機頗令人費解。
據一般史料記載，12月29日「各省代表會」選舉出臨時大總統後，即發賀電給當事人孫中山，而孫中山則在當日致電袁世凱：
北京袁總理鑒：
文前日抵滬，諸同誌皆以組織臨時政府之責相屬。問其理由，蓋以東南諸省久缺統一之機關，行動非常苦難，故以組織臨時政府為生存之必要條件。文既審艱虞，義不容辭，只得暫擔任。公方以旋轉乾坤自任，即知億兆屬望，而目前之地位尚不能不引嫌自避；故文雖暫承乏，而虛位以待之心，終可大白於將來。望早定大計，以慰四萬萬人之渴望。
孫文
此處有兩點頗值註意：一是「各省代表會」自稱代表國民多數「贊成共和」，以此拒絕召開「國民會議」，這似乎是延續了伍廷芳在12月20日談判時的「偷梁換柱」之辭，由於「各省代表會」主要由南方革命代表組成，無論代表選派方式還是政見傾向，乃至其所代表的省份（部份省份未派代表或代表資格存在明顯問題），都不足以替代「國民會議」，這點似無疑問；二是孫中山致袁世凱的電報更像是煙霧彈，其文字遮遮掩掩，並沒有明白說出自己已被南方陣營選舉為「臨時大總統」，而更多是強調自己只是暫時擔任組織之責而虛位以待袁世凱之心。
由此或可推論，在1912年1月1日孫中山就任臨時大總統之前，袁世凱（包括唐紹儀）似乎對孫已當選為「臨時大總統」之事一無所知，否則的話，唐紹儀無論如何都應向袁世凱報告（除非唐紹儀有意與南方一起愚弄袁世凱）。而混跡官場數十年的袁世凱，不可能不明了南方選舉「臨時大總統」所包含的政治含義，因為南方此舉等同於「另立新國」，這也意味著袁世凱企圖透過和談達成妥協統一的想法完全失敗，南北和談已毫無必要。如果說，袁世凱對此掉以輕心，這幾乎是不可想象的。
作為旁證，資政院議員於12月31日致電袁世凱內閣，其中指責唐紹儀過於讓步而堅決主張「國民會議」應在京召開，其中對南方選舉出「臨時大總統」一事毫無提及；同日，直隸總督陳夔龍致電內閣也只提及「國民會議」之事，對「臨時大總統」一事也是只字未提。可見北京方面似乎對南方的進展毫無了解。當時，就連訊息靈通的【泰晤士報】駐京記者莫理循也是在1月5日才提及孫中山就職之事，如果他在1月1日之前獲得此訊息，無論如何也不會失去這條極具爆炸力的新聞——這勢必是一條震驚整個世界的大新聞。
但作為反證的是，美國的【紐約時報】卻在12月29日刊載了這樣一條短訊：「南京12月29日電：南京代表大會一致選舉孫中山為中華民國臨時大總統。」但是，除此之外，別無他文。直到1月3日，【紐約時報】才刊載了一篇名為【南京舉行臨時大總統就職典禮】的長篇報道，這一次則極為詳盡，走筆之人似乎親眼見證。
由此，孫中山當選為「臨時大總統」是否只在革命黨內部公布或透過革命黨人的私人關系公諸於個別外電，目前尚不好下定論，但在1912年1月1日之前，此事處於一個相對保密的狀態，應無疑問（至少北方對此一無所知）。
不過話說回來，南方搶先成立「臨時政府」以定國體，此舉無待「當局者迷、旁觀者清」，事實上，南北雙方對此都心知肚明，大家心裏跟明鏡似的。所謂「名不正則言不順」，南北雙方之爭，表面上看是「君憲」與「共和」之爭，實際上則為「名器之爭」。南方搶在「國民會議」之前成立臨時政府，目的就在於與清廷分庭抗禮，而孫中山急於就任「臨時大總統」，目的也在於逼迫袁世凱將其視為平等的談判對手，以便革命黨在推翻清廷後更好的參與政治權力的再分配。
以袁世凱的用意，他未必對清廷有所好感並有意扶持，但袁畢竟不是新派人物，而且講究實用。在他看來，清廷固然無藥可救，但作為一種政治象征加以保留也未嘗不可，畢竟中國有著兩千年多年的帝制傳統，其歷史慣性不容忽視；而且，在仿造英國「虛君共和」的君主立憲體制下，對減少國內動蕩並維護國家統一也是利多於弊，至少比新造一個共和的成本更低，也更容易操作（譬如滿蒙問題，譬如軍閥割據之風險）。但是，南方革命黨在共和問題的決絕態度令袁世凱無所適從，退而求其次的方法只能是「以國民會議議決國體問題」，因為如此一來，袁世凱既可以避免欺淩「孤兒寡母」之譏，同時也為清廷倒台提供了台階。
就法理而言，「以國民會議議決國體問題」的做法雖然在操作上會出現種種困難與變數，但如果得以順利實施的話，應該說更加符合「民主」的要義並且遵從了程式的價值。但事與願違，程式價值最終敗在了政治權術的算計之下，袁世凱精心設計的這一中間方法亦無從實施，南方「另立中央」的既定事實令其回旋余地減無可減，而在當時「戰既無餉，和又無策」的局勢下，袁世凱也只能與南方繼續周旋下去，以求最終的解決之道。
之後，南北雙方函電交馳，相互指責，不亦樂乎。表面上看，和談已完全破裂，但實則不然。在張謇等立憲派及外國公使們的斡旋下，雙方的秘密談判仍在持續進行，即便已辭職的唐紹儀，當時也仍舊留在上海。在反復爭辯與談判後，雙方最終在一樁幕後的交易上達成默契，那就是：犧牲清廷並由袁世凱迫使清帝退位，在全國歸於共和後，孫中山將臨時大總統讓於袁世凱，由袁世凱出面組織民國政府。而這，也是當時中外各方所能接受的最佳方案。
