1920年11月，孫中山在廣州重組護法軍政府，並於1921年5月就任非常大總統。就在他準備揮師北伐之際，新軍閥陳炯明突然叛變，炮轟總統府。
孫中山穿出叛軍包圍後，登上軍艦，率領海軍和部分陸軍部隊，向陳炯明叛軍進擊。孫中山自己所乘的永豐艦走在戰鬥的最前列。
叛軍得到帝國主義的幫助，用魚雷、大炮向孫中山的座艦猛攻。形勢十分危急。根據各艦艦長會議的決定，孫中山隻得暫時離開廣東。孫中山臨行前，對部下將士說：“隻要我呼吸一刻沒有停止，依然要堅持革命，決不放鬆。建立民主國家的責任，仍然在我們大家的肩上，切不可輕易拋棄，辜負了我們當初的誌願！”
孫中山回到上海，有好幾千代表冒著暴風雪，到碼頭上歡迎。孫中山發表宣言，報告陳炯明叛變的經過。他嚴正地指出：“凡是忠於民國的，就是我們的朋友，不忠於民國的，就是我們的敵人。大義所在，定用全力來奮鬥。不顧危難，不怕暴力，一定要完成中華民國的建設，使全國人民都蒙受福利！”
為什麼一次決鬥爭，結果卻一次次失敗?一係列問題不斷困擾著孫中山。他探索著，苦苦地思慮著，陷入了徬徨苦悶之中。
孫中山在絕望中，受到了蘇聯十月革命的影響，在中國共產黨的幫助下開始了他晚年的大躍進，開始了他一生中最光榮的新階段。
1923年初，孫中山發表了《中國國民黨宣言》和《孫文越飛宣言》，決定實行聯俄、聯共、扶助農工三大政策，改組中國國民黨成為革命各階級的聯盟。在1924年1月於廣州召開的由孫中山親自領導有共產黨人參加的國民黨第一次全國代表大會上，孫中山接受共產黨人的建議，對三民主義(即民族、民權、民生三個問題的原則和綱領)重新作了解釋，舊三民主義從此發展為新三民主義。新三民主義包含聯俄、聯共、扶助農工的三大政策和反對帝國主義、反對封建主義的綱領，是第一次國內革命戰爭時期中國共產黨同國民黨合作的政治基礎。
多年顛沛流離的艱苦生活，孫中山積勞成疾，而身患肝癌，到天津時已臥床不起，於1925年3月12日在北京逝世。臨終前，念念不忘地囑咐著：“和平、奮鬥、救中國……”還發出“革命尚未成功，同誌仍需努力”的號召，激勵人民繼續前進。
孫中山的一生留下的個人財產隻有三樣：一是生前的衣物；二是2000多本書籍；三是旅居加拿大的華僑為他集資購買的一所住宅。
偉大的革命先驅孫中山不愧為天下為公的楷模。在南京紫金山的中山陵園，聳立著中山陵墓，陵墓正門上鐫刻著孫中山手書：“天下為公”，這四個大字，正是孫中山先生一生的真實寫照。