武昌起义震惊了清政府，也震醒了国人。
当时，南方各省军民已经动员起来准备北伐，推翻清朝政府。在校学生组织北伐团；社会各界各团体积极行动，纷纷捐款捐物，做了大批棉衣以备北伐军御寒；上海督军陈其美拨出大宗银两支援北伐；就连梨园名角、楚馆歌妓也浣粉洗脂，不甘落后，组织北伐队、女子精武队，要去做英雄。
北方推倒清政府的浪潮亦是一浪高过一浪。
各省革命党人纷纷发动新军、会党或商会起义。本来反对革命的各地立宪派绅商，这时也顺风驶舵，转向共和，把他们控制的省咨议局变为鼓动独立的机关。清政府的大吏有的弃职逃命，有的被迫表示拥护独立。就在武昌起义后一个多月里，关内18省就有湖南、陕西、江西、山西、云南、上海、江苏、贵州、安徽、浙江、广西、广东、福建、四川等15个省市先后宣布脱离清廷而独立。至1911年12月2日，革命军攻占南京，长江上下游革命势力已联为一气。全国正发生着翻天覆地的变化。清王朝的统治呈现土崩瓦解之势。这样的局面令革命党人始料不及。
再说清廷那边。武昌起义的第三天即10月12日，清政府军机处马上派北洋新军南下镇压。谕令陆军大臣荫昌、海军大臣萨镇冰等率水陆两军赴鄂“剿办”。13日，清军河南混成协张锡元率北洋军抵达汉口刘家庙。14日，清政府下诏起用袁世凯为湖广总督，对武昌起义进行剿抚。接着，清军第二、四镇各—部乘火车陆续抵达汉口以北，前锋至刘家庙车站。15日清军马继所部开抵汉口江岸。一时间，北洋大军动地来，战云密布武汉城。
从10月18日开始，汉口民军在刘家庙一带同清军展开殊死争夺。刘家庙几经易手，战场上白刃相接，杀声凄厉，双方死伤无数。至28日，同盟会领袖黄兴、宋教仁等乘轮抵武昌。黄兴即受命战时总司令，火速赴汉口视察阵地。30日，黄兴亲临前线督战，指挥汉口民军反攻，予敌以重创。次日，清军以重炮轰击民军阵地，弹如雨下，民军死伤惨重。清军复以大炮扫荡前进。民军据街屋抵抗，展开巷战肉搏，至死不退。清军恼怒，不恤城中老弱妇幼的性命纵火焚烧汉口街市，大火和巷战持续了三天，汉口昔日繁华之区化为焦土。汉口军政府詹大悲乘轮东逃，城陷。
11月1日，在袁世凯的阴谋逼迫下，皇族内阁集体辞职，袁世凯当上了内阁总理大臣，他这才抵达孝感前线。9日，黎元洪都督电邀起义各省派代表到汉口开会，筹组临时政府，商讨应敌大计。这时，袁世凯派人至武昌议和，黎元洪接谈。伴着南北两军的激战，双方议和也在进行着。
11月22日清军与民军激战于汉阳，民军抵死护城不果，27日汉阳城破，民军退据武昌。至此，革命军经过47天的浴血奋战，伤亡万余人，退至武昌一隅固守，隔江对峙北洋军。袁世凯一面和谈，一面列炮于汉阳龟山，隔江轰击武昌城，向南军施压。12月1日英国公使盘恩至武昌，与蒋翊武、吴兆麟接洽停战事宜。蒋、吴二人临时刻制都督印章，与北军签订停战协议。
南北战事趋于缓和，于是，集结在上海的各省代表研究决定，临时政府改设南京，并将会议移往南京召开。推举黄兴，黎元洪为正副大元帅，负责组织临时政府。这期间，国内一些知名人士，海外华侨，特别是北方的文化界大多数舆论都认为袁世凯的资格“适于总统”，且主张争取袁世凯反正。革命党最权威人士之一的黄兴致函袁世凯说，只要袁拥护共和，就给袁“一个民选的总统”。孙中山当时尚在海外，也致电民国军政府，表示同意推举袁世凯为大总统。
袁世凯背着清廷暗与南方议和。他提出停战、清帝退位、选自己为总统作为停战条件。为此，各省代表开会讨论具体议和条款。12月18日，南北和谈在上海英租界进行。南方同意袁世凯开具的停战条件，双方达成了协议。
这时候，远在海外的孙中山先生被国内的反清革命震撼着。他难抑振奋之情，匆忙打点行装，于1911年12月25日抵达上海。南方革命党人听说孙中山已经回国，鼓舞万分。12月29日各省代表在汉口召开第一次会议，孙中山几乎全票当选为中华民国临时政府大总统。
1912年1月1日，孙中山从上海启程，乘专列到南京就任临时大总统。这天一大早，火车上遍悬五色旗，这旗象征着五族共和，天下一家。中午，孙中山抵达南京，南京的政、军、商、学各界代表及市民四五万人到车站迎接。驻南京的各国领事亦前来祝贺。孙中山下车后，与各代表握手为礼，然后换乘扎花马车去临时总统府。一时间军乐又镗镗地响起，欢呼万岁声、掌声响成一片。
孙中山坐在马车上，心里很不平静。从他创立同盟会开始，奔走革命，宣传共和，领导过大小起义多少次。革命志士流血牺牲，前赴后继，但都归于失败。不料，自己不在国内期间，武昌新军中的革命同志突然发难，竟获成功，这不能不说是个天大的奇迹！孙中山的思绪被突然响起的军乐声打断，马车已经来到了宝华宫。这里曾是前清总督接见外宾的地方。此时，军乐声再次响起，还夹杂着鞭炮声，将人们的欢呼万岁声淹没得听不清楚。
晚10时，就职典礼开始。程序是：1.奏军乐。2.代表报告。3.大总统宣誓。4.代表致欢迎词、上绶带。5.大总统盖印宣言。6.海陆军致箴颂词。7.大总统致答谢词。8.三呼万岁。9.重奏军乐，礼成。大总统誓词是：
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。
孙中山在南京就职后，1912年元月3日，各省代表选举黎元洪为临时副总统。黎接着组织内阁。设九部，每部设总长、次长各一人，由孙总统提名，请代表团投票选决，再由总统委任。结果是：陆军总长黄兴，海军总长黄钟瑛，司法总长伍廷芳，财政总长陈锦涛，教育总长蔡元培等等，这是中国历史上的第一届共和内阁。随之，各代表团组成参议院，每省三人，作为立法机关。各部立刻投入工作，开创了国民当主人的历史。
元月5日按“南北和谈”协定，清军自汉阳撤退。
元月20日，南京临时政府向袁世凯提出了清帝退位的优待条件。袁世凯在得到南方的确切保证后，便对清室加紧逼宫。他蒙吓隆裕太后说：“大势已去矣！若革命军杀到北京，那是血流成河啊！若同意逊位，则可享有优待条件——大清皇帝尊号不变，民国政府待之以外国君主之礼；民国每年拨四百万元供皇帝支出；皇帝暂居禁宫，日后移居颐和园；皇室财产由民国派兵保护；禁军编入民国军等等。如此这般，你尚何求？”
1912年2月12日，隆裕太后在哭声中发布《退位诏书》。
2月13日孙中山提出辞呈。孙中山考虑到袁世凯的北洋军实力强大，担心刚诞生的共和政体遭到内战扼杀，更担心外国列强干涉而致革命成果丢失。在内外压力下，孙中山不得不向袁世凯让步，同意把中国统一到以袁为首的北京政权的要求。那时的袁世凯应该说是受国人信任的，革命党人也对他抱有很大期望。于是，孙中山向临时参议院推荐袁世凯接任临时大总统。
2月15日，南京临时参议院选举袁世凯为临时大总统，黎元洪为副总统。3月10日，袁世凯在北京宣誓就职，各国公使也陆续承认中华民国。4月1日孙中山正式宣告辞去临时大总统职。12月10日袁世凯发表陆军总长段祺瑞代湖北都督令，黎元洪被逼离鄂赴京任职。从此，中国历史进入“北洋时期”，中华民国政府也称“北京政府”。
