1919年，孫中山改組中華革命黨為中國國民黨，擔任總理；1920年，應成功擊退盤踞廣州一帶桂、滇兩係的陳炯明邀請重回廣州。
1921年，廣州非常國會取消軍政府，選孫中山為大總統（習慣上稱為非常大總統），開始第二次護法運動。
由於與主張“暫緩軍事、聯省自治”的陳炯明產生激烈衝突，1922年6月，孫中山的總統府遭到陳炯明炮擊，被迫回上海。
這時候，絕望中的孫中山遇到了共產黨。從1922年8月起，中國共產黨派人多次同他會見，蘇俄特使越飛多次同他會談，使孫中山真誠地接受國際工人階級和中國工人階級的幫助，開始了他一生中偉大的轉變。
1922年9月，孫中山著手改組中國國民黨。1923年，孫中山第三次在廣州建立政權，成立陸海軍大元帥大本營，複任大元帥。
1924年1月，孫中山在中國國民黨第壹次全國代表大會上，宣布實行“聯俄、聯共、扶助農工”三大政策，接受中國共產黨和蘇俄共產黨幫助，改組國民黨。並於3月組建黃埔軍校，任命蔣介石為校長。
1924年10月23日，馮玉祥在北京發動北京政變，推倒大總統曹錕，邀孫中山北上共襄國事。此時，孫中山健康已急轉直下，但為了國家的前途，他毅然北上。
孫中山抵京入住北京飯店後，1925年1月即開始病發。1月26日，被確診為肝癌，在協和醫院接受手術。
1925年2月18日，他移至行館接受中醫治療，3月11日，自知不起，臨終時由夫人宋慶齡扶腕，在汪兆銘所代筆的《總理遺訓》《致蘇聯政府書》及親筆書寫的《家事遺書》上簽下了他孫中山的名字。
政治遺書：“餘致力國民革命，凡四十年，其目的在求中國之自由平等。積四十年之經驗，深知欲達到此目的，必須喚起民眾，及聯合世界上以平等待我之民族，共同奮鬥。現在革命尚未成功。凡我同誌，務須依照餘所著《建國方略》、《建國大綱》、《三民主義》及《第壹次全國代表大會宣言》，繼續努力，以求貫徹。最近主張召開國民會議及廢除不平等條約，尤須於最短期間，促其實現。是所至囑！”
致蘇聯遺書：“蘇維埃社會主義共和國大聯合中央執行委員會親愛的同誌：我在此身患不治之症。我的心念，此時轉向於妳們，轉向於我黨及我國的將來。妳們是自由的共和國大聯合之首領，此自由的共和國大聯合，是不朽的列寧遺產與被壓迫民族的世界之真遺產。帝國主義下的難民，將藉此以保衛其自由，從以古代奴役戰爭偏私為基礎之國際製度中謀解放。我遺下的是國民黨，我希望國民黨在完成其由帝國主義製度解放中國及其它被侵略國之曆史的工作中，與妳們合力共作。命運使我必須放下我未竟之業，移交於彼謹守國民黨主義與教訓而組織我真正同誌之人。故我已囑咐國民黨進行民族革命運動之工作，中國可免帝國主義加諸中國的半殖民地狀況之羈縛。為達到此項目的起見，我已命國民黨長此繼續與妳們提攜。我深信妳們政府亦必繼續前此予我國之援助。親愛的同誌！當此與妳們訣別之際，我願表示我熱烈的希望，希望不久即將破曉，斯時蘇聯以良友及盟國而歡迎強盛獨立之中國，兩國在爭為世界被壓迫民族自由之大戰中，攜手並進以取得勝利。謹以兄弟之誼祝妳們平安！”
家事遺書：“餘國盡瘁國事，不治家產。其所遺之書籍、衣物、住宅等，一切均付吾妻宋慶齡，以為紀念。餘之兒女，已長成，能自立、望各自愛，以繼餘誌。此囑！”
最後，孫中山斷斷續續又說出了七個字的國事遺言：
“和平……奮鬥……救中國！”
孫中山之所以能同時被國民黨稱為“國父”，被共產黨稱為“革命先行者”，時至今日還受到全世界華人的共同尊重，主要因為他有三大功勞。
第一，他建立了三民主義的思想體係。
所謂三民主義，指的是民族，民權，民生。孫中山的思想，在五四運動以前，是中國最先進的思想體係，也是中國民族革命的一個指導綱領。這個思想體係是孫中山創建的，這是他的一大功勞。
第二，他領導的辛亥革命，推翻了帝製，結束了中國兩千多年的皇帝統製，實現了國家政治體製的大變革，使當時中國所建立的中華民國，為亞洲的第一個共和國。
第三，他成功地改組了國民黨，實行了國共合作。因為孫中山聯合共產黨和蘇聯的政策，允許共產黨黨員以個人身份加入國民黨，而且孫中山把蘇聯的鮑羅廷聘請為顧問，把蘇聯的布爾什維克的一套組織製度帶到國民黨來，對國民黨進行改組，不僅大大地加強了國民黨的戰鬥力，也為後來1926到1927年的北伐戰爭打下了一個基礎。完全可以這麼說，如果沒有孫中山對國民黨的改組，就沒有後來的統一北伐，中國軍閥混戰的局麵就會延長更久。