1912年元旦，孫中山在南京宣誓就任臨時大總統，宣告“中華民國”成立。發表《臨時大總統就職宣言書》，提出以“實現民族統一、領17省代表選舉孫中山為南京臨時政府大總統土統一、軍政統一、內治統一、財政統一”作為行政方針。孫中山宣布改用公曆，1912年即為中華民國元年。3日，各省代表會選舉黎元洪為副總統。並通過由孫中山提名的各部總長、次長任命名單：陸軍總長黃興，次長蔣作賓，海軍總長黃鍾英，次長湯薌銘；外交總長王寵惠，次長魏宸組，司法總長伍廷芳，次長呂誌伊，財政總長陳錦濤，次長王鴻猷，內務總長程德全，次長居正，教育總長蔡元培，次長景耀月，實業總長張謇，次長馬君武；交通總長湯壽潛，次長於右任。又以胡漢民為總統府秘書長。28日，成立臨時參議院，暫由各省代表會議的代表充當議員，推林森為議長。
在南京臨時政府中，孫中山總掌全部軍政大權。各部總長中，除黃興、王寵惠、蔡元培是同盟會員外，張謇、湯壽潛是江浙立憲派首領，程德全、伍廷芳、黃鍾英、陳錦濤是舊官僚。他們多持觀望，不肯到南京就職，都由次長主持部務。各部次長絕大多數為同盟會的骨幹，故南京臨時政府由革命黨人掌握實權。具有立法權的參議院，也基本掌握在革命黨人手裏。因此，南京臨時政府表麵上是革命派、立憲派和舊官僚的聯合，實際上是一個由革命黨人主持的，資產階級的革命政權。
南京臨時政府的成立，標誌著延續2000多年的封建帝製的覆滅和統治中國260多年清王朝的結束，也標誌著中國曆史上資產階級共和國的誕生。
南京臨時政府成立後，在孫中山領導下，製定了相當於憲法的《中華民國臨時約法》。同時，還進行了一係列政治改革和社會改革。在政治方麵，保障受歧視的疍戶（水上居民）、惰民享有公民權，廢除奴婢賣身契約，禁止刑訊和體罰，焚毀不法刑具，禁止販賣華工，保護華僑等。改革封建的陳規陋習，革除“大人”、“老爺”一類的封建稱呼，在政府內部以官職相稱，在社會上則改稱“先生”或“君”。勸禁婦女纏足，限期男人剪辮，嚴禁種植和吸食鴉片；廢止跪拜，改行鞠躬禮等。在振興實業方麵，頒布了保護工商業的法令，鼓勵興辦實業，設立實業部，各省成立實業公司；大力提倡墾殖等。在發展教育方麵，對封建的教育進行重要的改革。教育總長蔡元培在《對教育方針之意見》中，否定了“忠君尊孔”的封建教育方針，改為公民道德、實利教育、軍國民教育、美育、世界觀五項。臨時政府明令規定，各級學堂一律改稱學校，監督、堂長改為校長，初等小學男女同校。小學廢除讀經，增加自然科學、實業方麵的課程等。
南京臨時政府成立後，積極提倡民主和科學，促進中國人民民主主義的新覺醒，努力發展民族資本主義工商業和文化教育事業，推動了曆史的前進。但南京臨時政府在反對帝國主義和國內封建勢力方麵是不堅決的。它始終沒有觸動封建主義的土地製度，廣大農民群眾對土地的要求，根本沒有得到滿足。它也沒有提出反帝的綱領和政策，反而幻想承認不平等條約以及帝國主義在中國的一切特權，以換取帝國主義的同情和支持。
但是，南京臨時政府成立後，帝國主義和封建買辦勢力，千方百計地進行打擊破壞。孫中山在內外壓力之下，被迫於4月1日正式解職。地主買辦階級的代表袁世凱篡奪了革命政權。南京臨時政府夭折，資產階級共和國的方案破產了。