當孫中山還在國外時，就已經聽到這樣一種輿論，即如果爭取到袁世凱擁護共和製度，可以讓他出任民國總統。孫中山原來對袁世凱的印象並不怎麼好，：覺得此人“狡猾善變”，不大靠得住。但他又希望避免流血，：盡早實現革命目標，隻要能推翻清廷，廢除帝製，即使是袁世凱出來做總統，也未嚐不可。因此，孫中山到倫敦，便拍了一封電報給袁世凱，告訴他如能“倒戈為漢滅清”，就推他做總統。孫中山就任臨時大總統後，委派伍廷芳為民國全權代表，與北方談判，重申在清帝退位，宣布共和的條件下，袁世凱可以繼自己出任總統。但袁世凱對孫中山當上臨時大總統十分惱火。他一麵唆使北洋將領起哄，通電反對共和，主張君主立憲；一麵召回北方議和代表唐紹儀，以停止談判相威脅，企圖迫使南方做出更大的讓步。
但是，孫中山堅持民主共和的原則立場毫不退讓，並且用武力作了回答元月日，他宣布自任北伐軍總指揮，製訂六路進軍計劃，下令出師北伐。3日，北伐軍在津浦線上首戰告捷，隨後占領了戰略重鎮徐州。在其他戰場上，北伐軍也取得了二些勝利。在革命軍的強大攻勢麵前，袁世凱玩弄手法，於2月12日迫使清朝宣統皇帝退位，次日，袁世凱發出聲明，稱“共和為最良國體”，保證“永不使君主政體再行於中國。”以孫中山為首的革命黨人，以為袁世凱真的擁護共和了，於是，2月14日，孫中山向臨時參議院提出辭職，推薦袁世凱以自代。接著，臨時參議院選舉袁世凱為臨時大總統。1912年3月10日，孫中山將一個裝著臨時大總統印章的紅封袋交給了袁世凱。4月1日，他正式辭去臨時大總統職務。
孫中山辭職之後，應邀出席了南京同盟會員為他舉行的送別會。會上，孫中山發表演說稱：“今日滿清退位，中華民國成立，民族、民權兩主義俱達到。唯有民生主義尚未著手，今後吾人所當致力的，即在此事。”9月，他接受袁世凱的任命，擔任全國鐵路督辦，立誌在10年內修築20萬裏鐵路，使中國全境四通八達。為此，他跑遍了大半個中國。
1913年3月，正當孫中山赴日本考察鐵路狀況和籌措鐵路貸款時，忽然傳來了宋教仁遇刺的驚人消息。原來，宋教仁在國民黨選舉獲勝後，為了給成立“政黨內閣”準備輿論，前往長江流域各省演說宣傳，發表政見。袁世凱把他視為實施獨裁統治的一大障礙，派爪牙在上海車站對宋教仁下了毒手。“宋案”真像大白，孫中山從這個血的教訓中猛然醒悟。後來，他沉痛地說：“我的辭職是一個巨大的政治錯誤，它的政治後果正像在俄國如果讓高爾察克、尤登尼奇或弗蘭格爾跑到莫斯科去代替列寧而就會發生的一樣。”3月27日，孫中山趕回上海，召集了革命黨主要領導人的緊急會議。會上，他力排眾議，認為對竊國大盜袁世凱不能用法律解決，非武力不可。會後，他衝破阻力，發動江西、安徽、廣東等省革命黨人興師討袁，並把這場反袁戰爭稱為“二次革命”。由於黨內意見不一，行動遲緩，結果被實力占優勢的北洋軍所戰敗。“二次革命”失敗後，孫中山又成了通緝對象，不得不再次流亡日本。討袁戰役的失利，使許多人產生了悲觀失望情緒。其中，有幾個自稱會推算“八字”的人，想了解孫中山的出生年、月、日、時，以便測算革命何時能夠時來運轉。他們推選一個人去問孫中山，孫中山很生氣，說：“你們年青人怎麼這樣迷信，難道我的‘八字’不好，你們就不想革命了？告訴你們，我的‘八字’，就是‘打倒軍閥，繼續革命…’”。孫中山還用“同盟會”時期百折不撓、屢仆屢起的革命精神，鼓勵這些垂頭喪氣的人振作起來，繼續奮鬥。
1914年7月，孫中山在日本成立中華革命黨，他先後派遣黨員回國發動反袁起義十多次。袁世凱斃命以後，孫中山由日本回到上海。他清醒地分析了時局，提出鬥爭“不徒以去袁為畢事”，而要反對一切“謀危民國者”。他認為，《臨時約法》與國會，是“共和國之命脈”，必須同毀法橫行鈞獨裁軍閥作堅決的鬥爭。1917年，孫中山在廣州樹起了“護法”的旗幟，並建立了與段祺瑞政府對峙的中華民國軍政麻。但是，不久便被西南軍閥所排擠。1921年，孫中山又在廣州組織了中華民國正式政府，但旋即又被陳炯明發動的叛亂趕出了廣州。這一連串的失敗與挫折，使意誌剛強的孫中山也陷入了苦悶之中。
就在這個時候，孫中山得到了中國共產黨和以列寧為代表的國際無產階級的真誠幫助，接受了共產黨人李大釗關於“振興國民黨以振興中國”的建議，他的思想開始有了重大轉變。於是，他著手改組國民黨（它的前身是中華革命黨）。經過認真地籌備。1924年1月，孫中山在廣州主持召開了由共產黨人參加的中國國民黨第一次全國代表大會，確立了“聯俄、聯共、扶助農工”的三大政策，從此，中國革命進入高漲時期。同年秋、孫中山應馮玉祥的邀請，前往北京商談國事。l925年3月12日，孫中山在北京不幸病逝。“革命尚未成功，同誌仍須努力”是他的臨終遺言。
孫中山是偉大的革命先行者，偉大的民主主義革命家，中華民國的創始人。他為中國革命和社會進步奮鬥了一生。正如毛澤東所說：“他全心全意地為了改造中國而耗費了畢生的隋力，真是鞠躬盡瘁，死而後已”。