南北方還處於戰爭狀態，孫中山其實是一個“戰時總統”。南京臨時政府成立後，隨即號召北伐，並沒有放棄用戰爭推翻清朝的打算。可孫中山能夠直接指揮的軍隊，隻有聚集在南京周邊的少數軍隊。南京的軍隊素質普遍很差，黃興認為這樣的軍隊根本沒法和北洋新軍作戰。各地派來參加北伐的軍隊中，有戰鬥力的部隊很少。至於各省都督的軍隊，黃興是調不動的，他和湖北軍界和浙江軍界的關係很糟糕，更是無法指揮這兩處軍隊。孫中山既沒有嫡係部隊，又沒有支持戰爭的經濟能力，實際上他的軍令往往出不了南京城。孫中山的可貴之處就在於，他往往明知不可為而為之，用堅毅、剛強和樂觀，組織起了一次北伐。
早在1月4日，孫中山就致電廣東陳炯明，命令他迅速出兵北伐：“中央政府成立，士氣百倍，和議無論如何，北伐斷不可懈！廣東軍民，勇敢素著，情願北伐者甚多，宜速進發。”11日，孫中山宣布自任北伐軍總指揮，任命黃興為陸軍總參謀長，並製定兵分六路直搗北京的宏偉北伐計劃。誠如孫中山北伐需要向陳炯明等地方都督要兵一樣，臨時政府的北伐本質上是一個空架子。由各地派兵拚湊起來的北伐軍，是由烏合之眾倉促組成的。隻在安徽、江蘇北部和陝西、山西等局部地區有過小規模的戰鬥經驗。其中最值得稱頌的要數從東北逃難而來的藍天蔚。他在1月率領主要由上海起義敢死隊和青年學生組成的北伐軍數千人，聯合部分滬軍、閩軍和光複軍，分乘海容、海琛和南琛三艘軍艦以及其他運輸船從海路北上，進攻山東沿海地區。這支北伐軍成功攻占了煙台，並且和京畿及關外的革命黨人取得了聯係。這是臨時政府北伐取得的最驕傲的成果。不過很快就遭到了山東清軍的阻擾，進展局限在煙台一地。
臨時政府在財政、軍事兩方麵困難重重，步履蹣跚。革命黨人內部卻彌漫著一股“改朝換代”成功之後的喜悅之情，很多人墮落了，沉溺於勝利後的享受之中。南方富庶的大城市都在革命黨人囊中，各級政權需要建立，有些革命黨人熱衷追求個人的官位與利祿，修建私宅、迎娶妻妾、貪汙受賄，甚至喝花酒吸鴉片。晚清官僚的腐朽作風，在一些新人身上迅速擴散。藍天蔚在大連革命失敗、逃到南方後，見到同誌們的墮落情形，痛心疾首，泣告大家：“目前漢陽已被清軍攻破，清廷正在進行最後掙紮，敵眾我寡，大家齊心協力尤恐難於取得最後勝利，現在竟內訌起來，重蹈太平天國的覆轍，這怎麼能行呢?”為了引起注意，藍天蔚舉槍自擊，擊傷了左腕。還有革命黨人錯誤認為，革命黨本為革命建立，現在革命成功、政府建立，革命組織已經沒有存在的必要了。他們鼓吹取消革命組織，轉入和平的建設，還批評那些堅持參加革命活動的同誌們“恐怖”、“戀棧”。
除了“改朝換代”等錯誤思潮興起外，革命陣營本身存在的問題（派係鬥爭、缺乏執政人才等）在革命初步勝利後，也被放大了。各種錯誤思想攪和在一起，革命黨人禍起蕭牆，出現了內訌苗頭。孫武、張振武、劉成禺等人是武昌首義英雄，但在臨時政府成立後沒有得到“安排”，氣憤之餘開始大肆攻擊同盟會和孫中山、黃興。劉成禺公開辱罵孫中山為“海賊”。部分湖北舊官僚和立憲黨人組織了“民社”，推黎元洪為首領，企圖與孫中山的臨時政府分裂。
最讓親者痛仇者快的內訌發生在上海。策劃上海光複的同盟會陳其美與光複會李燮和在勝利後各自為政，李燮和占據吳淞，自稱吳淞都督，和陳其美武力對抗。而陶成章則設光複軍司令部於上海，招兵買馬，威脅到陳其美的權勢。光複會的力量在浙江蓋過同盟會，原來的都督湯壽潛被孫中山任命為交通部長後，浙江方麵有意推舉光複會領袖陶成章為新都督。這更加引起作為浙江人的陳其美的嫉妒和猜忌。陳其美衝動之下，指使拜把兄弟蔣介石在上海法租界廣慈醫院將陶成章暗殺。（蔣介石事後被安排去日本“躲避風頭”。）陶成章遇刺前還在病床上慷慨陳詞：“現時對異族革命雖漸成功，但政治革命尚甚艱巨。北方未定，北伐尤急，滿清殘喘，原不足平，但北洋軍閥勢盛，尤以袁氏司馬昭之心路人皆知，不可不有嚴重策略對付，當須國民加倍團結，一致鏟除，免得再勾結帝國主義禍國加甚。”陶成章死後，《民立報》刊登大標題新聞：《陶成章死不瞑目》。光複會的勢力迅速削弱。（該會另一重要領袖李燮和之後北上投靠袁世凱，後來參與袁世凱竊國。）