一、投身“二次革命”
從1913年7月起，蔣介石追隨陳其美投入了孫中山領導的反袁鬥爭。
袁世凱當上了中華民國臨時大總統後，不擇手段地擴大個人權力，追求專製獨裁，摧殘民主，反對共和。1912年12月底，各省開始競選議員，到次年3月，國民黨在參、眾兩院中得到三百九十多票，占絕大多數。國民黨的核心人物宋教仁以為由他組織責任內閣的理想可望實現，沒料到竟在上海北火車站被袁世凱所派的刺客殺害。宋案發生後，袁世凱的政府得到帝國主義撐腰，於4月與英、法、德、俄、日五國銀行團簽訂二千五百萬英鎊的借款合同，作為用兵鎮壓反袁力量的財政後盾。他還發布“除暴安良”令，免去江西李烈鈞、廣東胡漢民、安徽柏文蔚三個國民黨籍的都督職務，7月初派北洋軍向江西和上海等地進發。
孫中山是一位敢於同反動勢力抗爭的民主主義革命家。刺殺宋教仁的槍聲，使他從欲治民國“以功以能，首推袁氏”的幻想中警覺過來，主張立即興兵討伐袁世凱，乃號召南方各省起兵，於1913年7月發動了“二次革命”。7月12日江西都督李烈鈞在江西湖口宣告獨立，向北洋軍李純部進攻，首先豎起反袁的旗幟。15日黃興在南京成立討袁軍。隨後上海、安徽和廣東、福建、湖南、四川等省也相繼響應。
蔣介石從日本回國後，原打算到德國去留學，1913年6月間到上海見陳其美，尋求支持。這時陳已接受孫中山的指示，著手進行反袁的軍事部署，希望蔣留下來參加討袁。在上海的國民黨人這時忙於準備投入戰鬥，對“陶案”的追究也冷淡下來。於是蔣介石就留在上海，參加了反袁鬥爭。
繼江西、南京等地國民黨人發動反袁後，陳其美也在上海發難。7月16日陳被推為上海討袁軍總司令，得到吳淞炮台的首先響應。7月18日上海通電全國，宣告獨立。當天，陳其美與鈕永建、李平書及上海獨立各團體的代表在市政廳開會，商討調集軍隊討袁、保衛地方秩序和敦促駐江南製造局的袁軍歸附等事。蔣介石被派到龍華寺去策動前滬軍第五團的舊部加入反袁戰鬥。其時，袁世凱早已派心腹鄭汝成加強上海的防務。鄭汝成集中兵力嚴密防守江南製造局，還花大筆金錢收買了海軍總司令李鼎新，讓李指揮海軍艦隊，協助攻擊討袁軍。陳其美倉促起兵，缺乏基幹隊伍，除策動上海的舊部外，主要依靠從鬆江、南京和鎮江借調來的一些部隊，由鈕永建率領的鬆軍和劉福彪從南京帶來的福字營，充當這次進攻的先鋒。7月23日淩晨，陳其美指揮討袁軍分路進攻江南製造局。守敵在海軍艦隊炮火支援下固守陣地，討袁軍首戰受挫。
蔣介石的舊部滬軍第五團，後改為第九十三團，曾駐守江南製造局，不久前被鄭汝成調出，駐紮在龍華寺附近。當蔣到該團駐地進行策反時，團長陳其蔚堅持效忠袁世凱，不肯露麵，多數官兵亦不願冒險起事，隻有以張紹良為首的一營士兵被策動起來，加入反袁軍。7月28日，蔣介石率領這一營兵力，配合鈕永建部向江南製造局進攻，卻遭到守軍和黃浦江上軍艦炮火的猛烈轟擊，傷亡慘重，紛紛潰散。上海租界的外國勢力站在袁世凱一邊。
當蔣介石帶領受挫的討袁軍二百多人退到閘北時，被英國軍隊繳了械。其他討袁軍陸續退至吳淞、寶山一帶，堅持到8月13日最終失敗，陳其美、蔣介石等逃入租界躲避。鄭汝成嚴密控製了上海。
南方各省的討袁軍雖有明確的政治綱領和目標，但因缺乏統一指揮和戰略協同，孤軍奮戰，因此打了幾個回合就敗下陣來。而當時多數國民黨議員還在北京留戀著議員席位。“二次革命”前後隻堅持一個多月就徹底失敗。從此袁世凱的統治勢力，擴張到了南方各省。但“二次革命”繼承了辛亥革命武裝鬥爭的光榮傳統；它還證明在中國現代政治格局下單純通過議會鬥爭取得政權的道路，是行不通的。這有其重要曆史意義。
袁世凱鎮壓了“二次革命”後，通令捉拿孫中山、黃興、陳其美等人，勒令解散國民黨。革命黨人紛紛出國避難。孫中山、黃興等在8月中旬到達日本東京。在流亡日本的國民黨人中，大都垂頭喪氣，思想很混亂。孫中山堅決反對失敗主義的情緒，鼓勵同誌繼續奮鬥。他召集部分黨人，總結經驗，檢討得失，在東京“發起重新黨幟”，著手創立“中華革命黨”。1913年9月，孫中山親手擬定入黨誓約。按照規定，黨員入黨時必須按指模立誓約，表示“附從孫先生再舉革命”。以後又提出這個黨當政後要劃分“軍政”、“訓政”、“憲政”三個時期，並規定黨員按入黨的先後，分為首義、協助和普通三種，各有不同的政治權利。孫中山的這些主張，得到了部分黨員的讚成，也有黃興等不少人反對按指模的做法，而不願加入中華革命黨，國民黨隊伍發生分裂。
蔣介石和陳其美在“二次革命”失敗後，先潛伏在上海租界內繼續從事策劃反袁活動。9月初，蔣介石同陳其美、王金發潛赴寧波，“擬以寧波為根據地”，並派人到杭、嘉、湖等地“分頭起事”。他們在浙江的活動，因浙督朱瑞態度有變而受阻。當聽到孫中山建立中華革命黨的消息時，他們立即響應，在國內按規定履行入黨手續。1913年10月29日，蔣介石由張靜江（人傑）做監誓人，在上海填寫了入黨誓約，成為最早加入中華革命黨的黨員之一。11月，陳其美應孫中山電召，赴日本商討繼續反袁等革命大計。陳表示堅決支持孫中山的主張，絕對服從領導，“為言往事及未來計劃，中山先生大感動，力讚其所為”。從此更受孫中山的器重，不久被任命為中華革命黨總務部長。
蔣介石在陳其美赴日前，受命負責上海方麵的工作。
二、策劃肇和艦起義
“二次革命”失敗後，有些革命黨人士氣低落，“謂非十年以後不能革命”，孫中山仍不屈不撓，堅持武裝鬥爭，主張“速起三次革命”。此時袁世凱已提升鄭汝成為淞滬鎮守使，對革命黨人的活動嚴加防範，環境甚為險惡。於是，蔣介石在12月間再一次東渡到日本。不久，蔣介石經陳其美的介紹，進見了孫中山。1914年初夏，蔣介石奉孫中山之命，從日本回到上海，準備再次在上海發動討袁的軍事行動。
蔣介石製訂了一個奪取上海的作戰計劃，準備分三路起事：第一路由他自己當司令，擔任潭子灣、小沙渡、曹家渡一帶的進攻任務，指揮所設在小沙渡；第二路進攻真如一帶並奪取警察署；第三路破壞鐵路、電線，以攻占寶山、海門為目標。但革命黨人剛開展活動，就被鄭汝成偵悉，5月30日夜間，閘北巡警出動捕人，並破獲秘密指揮所，搜去槍械和文件等，有四人遭到殺害。蔣介石逃到張靜江的寓所，也被跟蹤，險些落網。這時袁世凱政府把蔣介石作為主犯加以通緝，使他不得不又避往日本。
7月初，蔣介石和丁景梁受陳其美的派遣，到東北探查情況。他們先後到達哈爾濱、齊齊哈爾等地，受到日本友好人士的掩護和接待，發現東北並沒有什麼革命形勢可以利用，準備離開。恰在這時第一次世界大戰爆發了。
8月2日蔣寫信給孫中山，陳述歐戰趨勢和他設想的倒袁計劃。他認為歐戰引起國際關係的急劇變化，革命黨必須注意外交問題，“乘勢急進”，並說日本有“明助我黨的策略”。他在計劃中認為：“本黨今日之進行，以統一各省革命計劃，確定全盤整個之方案，集中一點，注全力聚精銳以赴之，是為今日第一之急務也。”這些意見不盡可行，但也有可取之處，如革命活動應集中統一的主張，就具有現實意義，因而得到了孫中山的重視，有些內容被采納了。
1914年9月，中華革命黨發布成立公告，將重整革命陣營的消息和該黨的宗旨公諸於世。孫中山特別強調：“以軍事為先決問題”，認為“國事未定，則吾人須有不可侮之實力，質言之，即是武力。”同時，中華革命黨製定了《革命方略》，創設“中華革命軍”，以孫中山為大元帥，各省分設司令長官；確定以江浙為發難根據地。
蔣介石於8月底從東北回到日本後，在9月3日匆匆啟程到上海。這時，日本軍隊正忙於運兵強占中國山東，對革命黨人的行動也很注意。日本駐上海領事在9月初就接到國內外交當局的電報：“支那亡命者蔣介石，搭乘於9月3日由門司出港的‘春日丸’，好像是前往貴地。”事實上蔣介石確實到了上海。在他到達上海兩星期後，就發生了中華革命黨黨員範鴻仙在法租界革命機關被鄭汝成當局逮捕的事件，黨人運動軍隊的計劃也被搜去，不久範遭殺害，連帶被捕殺者達二百多人。兩個月後，杭州的革命機關也遭破壞，被捕殺者三十多人。蔣介石在上海向黨人提供一些經費，處理善後，自己便悄悄地離開上海，再到東京。
經此挫敗後，蔣介石對於江浙軍事，有些心灰意冷，精神不振。每日朝夕靜坐，看書習字，潛心閱讀王陽明、曾國藩、胡林翼等人的著述，韜光養晦，以待時機。
1915年1月，日本大隈重信內閣利用袁世凱恢複帝製的企圖，向袁提出了旨在滅亡中國的“二十一條”，引起了中日交涉，國內形勢發生急劇變化。孫中山在東京召集會議分析時局，確定進一步揭露袁世凱賣國複辟陰謀，再次發起武力討袁的對策。2月，陳其美從東京前往上海，主持長江方麵的軍事，經營半年，無大起色。當年秋，“籌安會”出現，袁世凱帝製陰謀日益暴露。孫中山召陳其美、居正、許崇智等舉行會議，商討興師大舉討伐的計劃。陳其美主張先從西南入手，“尤其是雲、貴兩省，乘隙抵虛，較易為力”，得到孫中山的讚成。10月，陳其美從日本到上海準備南下。黨人認為，袁氏賣國，人心激憤，上海一帶海陸軍歸附日眾，陳應留在上海主持。經電請孫中山同意，任命陳其美為淞滬司令長官，著手籌備在上海舉事。陳在法租界霞飛路（今淮海中路）漁陽裏建立機關。蔣介石、吳忠信、丁景梁等被召回上海，執行機要任務。
蔣介石於10月到上海後，立即參與製定刺殺鄭汝成的計劃。鄭汝成是袁世凱寵信的心腹大將之一，任淞滬鎮守使，坐鎮東南。他權謀詭譎，幹練而且詭計多端，竭力擁戴袁世凱的帝製活動，成為上海武裝起義的最大障礙。他大肆屠殺反對袁世凱複辟活動的革命黨人和民眾，1914年9月便殺害革命黨人八十七人。蔣介石等認為：“上海為東南第一要區，吳淞要塞扼長江之口，製造局為後方重地，皆為軍事上所必爭。”同時，“海軍不得，則上海難下，上海不下，則東南難圖，而酋逆不殺，則上海與海軍二者不能急圖也。是以從事殺酋逆鄭汝成成為第一要務，第二事在襲擊海軍，即攻製造局，再取吳淞要塞，然後圖浙攻寧以為東南之根據”。11月10日是日皇大正舉行加冕典禮的日子，駐滬日本總領事署開會慶祝，鄭汝成親往祝賀。陳其美派人潛伏在白渡橋北墩，用炸彈和手槍將鄭汝成擊斃。
革命黨人乘鄭汝成被誅，敵人部署紛亂之機，立即策劃上海軍事起義。
蔣介石負責起草了《淞滬起義軍事計劃書》，提出首要目標是奪取肇和、應瑞、通濟三艘軍艦，然後奪取江南製造局、警察局、電話局等，控製整個上海。
其時三艦停泊在黃浦江與長江彙合的吳淞口，經過革命黨人的運動，已有讚成起義的內應。不料海軍當局為防止發生事件，將肇和等艦調離上海。陳其美等倉促決定提前在12月5日發動起義。他們缺乏武器，就用香煙罐頭盒裝炸藥，試製炸彈。當天由楊虎等乘汽艇奪取了肇和艦，並向製造局等開炮。但奪取應瑞、通濟兩艦的計劃沒有實現，它們反被敵人用來同起義的肇和艦作戰。蔣介石參加了對南市警察局的攻擊，聞得肇和艦的炮聲響起後，衝入警察局，但受到警方密集火力的射擊，不能得手。製造局等處也因聯絡不周、行動不齊而沒有取勝。
肇和艦孤軍奮戰，堅持至6日拂曉，多處中彈，前身起火，鍋爐炸裂，楊虎等人撤離，數十人身負重傷，被袁軍捕獲，英勇就義，整個起義歸於失敗。
陳其美和蔣介石等回到漁陽裏總機關不久，忽有法國巡捕前來搜查，他們機警地從樓上翻窗逃離了險境。
肇和之役在全國反袁鬥爭中具有一定的影響。正如孫中山所說：“肇和一役，事雖未集，然挽回民氣，使由靜而動，實為西南義軍之先導。”
三、在護國戰爭中
“肇和起義”在軍事上雖然失敗，但在政治上卻打擊了袁世凱的囂張氣焰，這時，北京城複辟帝製的鬧劇緊鑼密鼓，袁世凱正趕繡“龍袍”，要將中華民國改換為中華帝國。肇和的炮聲，既讓複辟者掃興，又讓民眾興奮。緊接著蔡鍔等於1915年12月25日在雲南宣告獨立，組織“護國軍”舉兵討袁，反對“洪憲”帝製，護國戰爭爆發。不久，貴州、廣西、廣東、浙江、陝西也先後獨立。袁世凱當了八十一天皇帝，不得不取消帝製，但仍占據總統職位不下。到1916年四五月間，四川、湖南也宣告獨立。孫中山領導的中華革命黨在湖南、廣東、江蘇、山東等地發動了反袁的軍事行動。
護國軍起義的消息傳至上海，陳其美和蔣介石等革命黨人，也決定再接再厲，發動起義。他們先後於4月12日、13日、14日晚上發難，但三次均因倉促起事，聯絡不周，缺乏緊密配合，而導致起義流產。起義受挫，部分同誌情緒十分低落，楊虎自告奮勇，要求去江陰要塞發動起義。陳其美經過慎重考慮，決定派蔣介石與楊虎同往，共同負責發動起義。經過聯絡和爭取工作，要塞守軍軍官王連德等十餘人同意奪取江陰要塞，參加護國討袁鬥爭。
4月14日，楊虎和蔣介石率領革命黨人李正秋等奔赴江陰要塞，在王連德和一批士兵的響應下，江陰要塞不戰而下，李正秋被任命為要塞司令，發表了宣言，江陰城區亦宣告獨立。
江陰要塞起義獨立的消息，驚動了北京城的袁世凱，袁隨即命令江蘇督軍馮國璋和盤踞徐州的張勳等多方派兵撲向江陰，圍攻起義軍。原要塞參謀長蕭先禮首先動搖，接受了馮軍指令，造成起義軍內部分裂，楊虎所部潰散。當時江陰要塞占領才五日，蔣介石留在軍營中，忽然有二名士兵前來告知“營已空，盍速行，願前為向導，遂亦去”。蔣幸免被俘，隻身逃回上海。
當時陳其美仍在上海領導反袁活動，已經病得氣息奄奄的袁世凱仍對他恨之入骨，通過馮國璋以四十萬元收買張宗昌，進行謀刺計劃。5月18日，張宗昌派其屬下程國瑞等刺殺陳其美於上海薩坡賽路（今淡水路）十四號日本僑民寓所。蔣介石多年來以陳其美為兄長，言聽計從，一切唯陳馬首是瞻，對陳之被害十分悲痛，冒險收斂陳的屍體，並秘密暫時保存於上海。
同時撰寫祭文悼念，雲：“自今以往，世將無知我之深，愛我之篤如公者乎？”
“大難方殷，元凶未戮”，立誌“死者之業未成，而生者成之”。直至1917年5月18日，陳其美的遺體才歸葬於浙江吳興故鄉。
孫中山對陳其美之死，也甚為惋惜，痛感失去了一個重要助手。他了解到蔣介石與陳之間的密切關係，開始對蔣介石重視，不久便派蔣介石到山東濰縣任中華革命軍東北軍參謀長。東北軍是居正和朱霽清招募組成的，由居正任司令，6月間攻占了濰縣。這支隊伍是臨時湊合起來的，士兵素質很差，有的人原來是土匪、囚犯，沒有經過改造和訓練，紀律鬆懈，各行其是，甚至發生劫掠行為。蔣介石到任後，居正有事離開，司令一職由許崇智代理。
7月31日蔣到達任所，首要任務是幫助整訓部隊。當日，他到總司令部處理一些事務後，晚上即到部隊巡視。他對於部隊中的混亂現象逐漸采取了一些整頓措施。蔣在該部任職，至8月12日止共隻有十三天，他對每天的概況在日記中均作了扼要的記載，如對部隊的隊形、後勤、首腦機關、作息製度、軍人風範和規章製度等等，分別擬定了一些規定，並陸續頒布施行。
由於他並沒有與其他官兵商討，隻靠一紙文稿，也沒有發動廣大官兵自覺執行，自然難以獲得什麼實際效果。
蔣介石麵臨一支複雜的隊伍，又初來乍到，人地生疏，但他當時驕橫浮躁，經常與同事爭吵，還出現明顯越權的現象，引起了同僚不滿。8月中旬，蔣奉許崇智之命赴北京，請居正回濰縣處理善後。他沒有回原部，乘便在北京觀察一番政局，至9月返回到上海。
四、粵海護侍孫中山
孫中山為維護《中華民國臨時約法》，反對北洋軍閥的獨裁專製統治，自1917年起先後發動了兩次護法戰爭。
1916年6月袁世凱死後，黎元洪繼任中華民國總統，段祺瑞出任北京政府國務總理。他們迫於民眾要求共和和民主的社會輿論，一度宣布恢複《臨時約法》和召集國會，騙取了人們的擁護。當時國內社會矛盾非但沒有緩和，反而更加尖銳激烈。外國勢力之間為了進一步侵略中國，竭力扶植各派軍閥割據稱雄，形成了皖係、直係、奉係和其他地方派軍閥，不斷地進行政爭和混戰。1917年春夏間，北京政府內部發生了以美、日等國爭奪為背景的“府院之爭”，引出了解散國會、張勳複辟等一幕幕曆史醜劇。段祺瑞在粉碎張勳複辟後，再次當上北京政府國務總理，掌握實權，竟然公開拒絕恢複《臨時約法》和國會，奉行“武力統一”的政策。國家的情況一天天壞下去。
孫中山挺身而出，站到維護《臨時約法》和國會的前列，“以護法號召天下”。他認識到隻有訴之武力，戰勝這些軍閥，才能解決護法和捍衛共和的問題。但這時他領導的中華革命黨渙散無力，直接掌握的武裝力量微不足道，護法的口號也引不起廣大人民群眾較大的關注，隻得主要指望西南實力派、一部分海軍和國會議員。當時西南軍閥陸榮廷占有廣西，勢力伸入廣東。唐繼堯占有雲南，控製貴州，插手四川。他們是在反袁之護國戰爭中發展起來的，同段祺瑞的“武力統一”政策有矛盾，希望借助孫中山的威望，鞏固和擴大地盤，乃表示支持護法鬥爭。