武昌起义爆发后，黄兴在香港闻讯，立即准备奔赴武汉。行前，他写了一首七律《致谭人凤》：
怀锥不遇粤途穷，露布飞传蜀道通。
吴楚英雄戈指日，江湖侠气剑如虹。
能争汉上为先着，此复神州第一功。
愧我年年频败北，马前趋拜敢称雄。
在诗中，黄兴有喜悦，有豪情，也有遗憾，更有自责。革命党人以天下为己任，前方战事正酣，恰是慷慨赴难的时候。黄兴先到上海，计划从上海走水路到武汉。当时上海虽然光复，清廷奸细遍布，城市治安也不好，黄兴的行动不敢过于冒险。恰好有上海医生率领红十字救护队，出发到汉口救助伤员。黄兴事先和救护队说好，乔装成队员，妻子徐宗汉伪装成护士，溯江而上，终于安全抵达汉口。
当时的汉口，一片紧张的劳军备战景象。革命军和清军在郊区已经开战，不断有战况、伤员转移到市区来。汉口军政府有三个营的队伍，一时伙食给养供应不上，汉口商会慨然允诺赠送10万元以济军需，并组织全市的馒头店负责蒸馍。馒头店的蒸笼不够，篾匠师傅编做临时蒸笼；蒸馍的柴火襟章，船帮老板运来劈柴；面粉断档，米店伙计就到租界进货；运输工具缺乏，市民拿来竹篮、箩筐相助。馒头热气腾腾，队伍浩浩荡荡，男女老少挑着箩筐、提着竹篮或者用布包着，运送到固定地点。没人偷吃一个。在战争最紧张的日子里，汉口军政分府的一切用度，没有动武昌官库分文，都是汉口商界筹集的。
不远处的汉阳兵工厂承担着革命军军火的生产任务。该厂的机器设备全部由德国进口，所生产的七九式步枪（俗称“汉阳造”，到30年代仍然是中国战场的主要步枪之一）、口径6～12厘米的快炮及过山炮，都是先进武器。汉阳兵工厂工人日夜开工生产，支持革命军作战。平日每天只能制造60支步枪，战时增加到80支。在战争最澂烈的时候，工人在炮火威胁之下，仍然日夜生产，武器弹药随成随发。
一场新与旧、革命与保守、民主与专制的决战，就要在武汉三镇上空上演了。
革命军占领武汉后，清军残部退居刘家庙。刘家庙在汉口以北十公里处，濒临长江，周围地势平坦。刘家庙车站（即江岸车站）为南下清军必经之路，也是革命军保卫汉口的前哨阵地。第八镇统制张彪带着辎重第八营及42标残部逃到刘家庙以后，河南方向的清军援兵很快到达。
南下清军先头部队进抵刘家庙东北的滠口；萨镇冰所率舰队也大部驶至武汉江面，并派鱼雷艇在江面巡弋，防阻革命军从武昌渡江增援。这股清军部队对新政权构成威胁，而且会越聚越多。
革命军的最佳选择是先发制人，争取在清军援兵主力没有到达之前歼灭刘家庙的敌人，把战线往北推。湖北军政府于10月15日召开军事会议，确定趁南下清军尚未全部集中先敌发起进攻。其方针是：“拟先击攘汉口之敌，逐次向北进攻，以阻止清军南下。”盘踞刘家庙之敌就成了首先打击的目标。南北的决战也就在此爆发了。
18日凌晨三点，革命军的大炮划破即将敞亮的夜空，步兵在炮火支援下发起进攻，很快逼近刘家庙车站。清军的抵抗很顽强。双方在阵前展开了肉搏战。革命军第一波进攻受挫，部队退回大智门车站附近。
上午10时，革命军发起了第二波进攻。大批官兵雄赳赳气昂昂地呐喊着杀向刘家庙。新兵的特点在这时候表露无遗：因为部队仓促组建，新兵们缺乏训练，射击漫无目标，准确率极低，也没有什么进攻队列。
战斗开始，第一线老兵开始射击，后面的新兵竟然也开枪射击，误伤老兵。新人伍的炮兵也没有得到训练，射击的时候炮弹落入前方友军阵地，前线新兵大声疾呼，说炮兵中有“汉奸”。但官兵们士气高涨，加上沿途有老百姓呐喊助威，革命军进攻颇有声势。清军正抵抗间，湖北第一协的一队士兵，突然从右翼发起冲击，其势甚猛，迅速突人清军阵地。
清军大乱，一部乘火车北撤。该队乘胜追击，沿着铁路线呼喊追杀。北逃之敌突然停车阻击，革命军遭受很大伤亡，不得不再次退回大智门一带。新人伍的士兵军心动摇，还要往后方跑。亲临观战的詹大悲高呼：
“前方我们打赢了，士兵们赶快去相助！”新兵们听说“我们打赢了”，这才止住退却的脚步，再次涌向前去。
革命军两次进攻受挫后，重新调整部署，发扬了老传统：上敢死队。这回敢死队不是冲在最前面，两个敢死大队分别在第三、第四标之后，督同步兵冲锋。
中午12时后，革命军发起第三波进攻。由于新兵不善利用地形，不会掩护，伤亡较大，进展迟缓，至午后3时才推进五六百米。关键时刻，敢死队全部投入战斗，炮兵一部配合向敌右翼猛烈轰击。下午4时，北方铁道上黑烟滚滚，满载清朝援兵的火车即将抵达刘家庙车站。车上有清军步兵一标、炮兵一队。如果让这股援兵加入战斗，对革命军的第三波进攻大大不利。必须拦截住他们！革命军炮兵先发炮，没有击中火车；潜伏在铁路两侧的革命军士兵，迅即将十余丈路轨拆毁，使列车脱轨倾覆。革命军乘机发起冲锋，附近的工人、农民亦手拿铁锹、锄头、扁担助战。清军死伤惨重，但仍然粘在刘家庙地区。
10月19日拂晓，革命军约三千人，以骑兵为前锋，在炮兵支援下，从两翼发起进攻，并派兵一部阻击敌之迂回部队。第四波进攻开始了！
清军依靠舰炮支援，顽强抵抗。澂战至中午12时，清朝军舰弹药用尽，驶往下游。革命军乘机加强两翼攻势。清军窜人居民棚户，继续顽抗。
革命军以敢死队组织火攻。当时正是顺风，顷刻之间烈焰冲天。清军无法立足，丢弃大量辎重，向三道桥退却。革命军占领刘家庙，追至三道桥附近，才停止了进攻。
革命军因连续作战官兵疲惫，留下第二协的一半兵力固守刘家庙阵地，其余人员运送战利品回汉口市区。
“革职留任”的湖广总督瑞澂一直龟缩在楚豫号兵船上。楚豫号先停靠在刘家庙江畔，和张彪的残军相呼应，后来移动到汉口德国租借码头，企图依靠洋人的军舰获得保护，但仍遭到革命军的炮击。瑞澂惶惶不可终日，一面急电催援，一面借故逃往上海，理由是“兵船煤尽”。
到了上海，他就当起了寓公，对政务不闻不问了。清廷大骂瑞澂“辜负朕恩，偷生丧耻，实际堪痛恨”，下令两江总督张人骏将瑞澂捉拿进京治罪。张人骏自顾不暇，哪里还把这种吃力不讨好的圣旨当回事，根本不管。倒是北京的一些青年贵族，对瑞澂的“失职”十分愤慨，曾组织了一个暗杀团到上海刺杀瑞澂。不料全国形势骤变，这些满族亲贵在上海反成了革命党人的暗杀目标。谋杀瑞澂的计划也就不了了之了。
据守刘家面失利后，湖北提督张彪也淡出政务。民国后张彪居住在天津，在日本租界里置田二十亩，修建花园住宅，取名“张园”。宣统小皇帝溥仪被逐出北京后，协同皇后婉蓉等住在张园。念过六旬的张彪坚持每日清晨亲自洒扫庭院，以尽所谓“事君”之道。临终时，溥仪亲临探望，张彪紧盯着溥仪的“龙颜”，说不出一句话。
革命军虽然占领了刘家庙，战局并没有得到根本改观。大批北洋新军乘车南下，无法到达刘家面，不断在祁家湾、滠口附近集结。革命军还是得抓紧时机，趁清军主力屯集之前先发制人。
19日夜，革命军召开军事会议，还是决定在清军尚未全部到达之前继续进攻。攻击目标就是滠口之敌。指挥刘家庙战斗的第二协协统何锡藩因为与少数革命党人意见不合，提出辞职。军政府改任张景良为汉口前线指挥官。张景良是个旧军官，原为第八镇步兵第十五协29标标统，武昌起义后归附革命。革命军拥戴黎元洪为都督时，张景良公开反对说：“朝廷已宣布立宪，不宜更言革命。黎公，你长久受到朝廷恩遇，诸将惟公命是听，请三思而行？”起义官兵听他说出如此糊涂的话来，气愤地把他关了起来。不过黎元洪非常看好张景良，他很快被放了出来，出任湖北军政府参谋部副部长。一次在军政府会议上，张景良突然大喊大叫，用头撞击黎元洪。革命军再次把他逮捕。这一次还是黎元洪出面，证明张景良只是暂时精神不正常，把他保释出来。何锡藩辞职后，张景良出乎意料地表示要到前线杀敌立功，还愿意以全家人作为人质。革命党人面面相觑，不知道如何是好。最后，蔡济民出面担保，大家才同意张景良出任前线总指挥。
张景良到达刘家庙后，故意拖延时间，不作任何作战部署。20日，军政府派人前往检查，发现部队混乱，毫无进攻准备，就代张景良下达作战指令：令步兵第二协21日拂晓从正面进攻。
10月21日拂晓，革命军发起冲锋。清军以机关枪猛烈扫射。革命军既不能前进，又无法机动，伤亡惨重。革命军无法再行进攻，就占领险要地形，加紧构筑工事，转入防御。
这回轮到清军进攻了。北洋第一军主力和大批重型火炮已经到达了祁家湾一带。清军一面加固阵地，一面将重型火炮和第一军主力调往前线，企图先夺占刘家庙，尔后向汉口市区发展。清军进攻的总兵力约一万五千人，同时还有海军舰艇配合作战。10月26日晨，清军水陆协同，向革命军发动进攻。清朝军舰乘革命军的青山炮队疏于戒备之际，向革命军阵地实施火力急袭。革命军猝不及防，牺牲五百余人。接着，滠口的清军在机关枪和重炮火力的掩护下，沿铁路两侧大规模南下，发动猛攻。革命军依托工事顽强抗击，终因伤亡过多，被迫后撤。上午10时，清军重新占领刘家庙，革命军退守大智门一带。正当激战之际，前线指挥张景良竟然不知去向。中午12时，标统谢元恺自告奋勇，指挥部队向刘家庙反攻。在距刘家庙五百多米处，战士们上好刺刀，冒着弹雨，齐声喊杀，勇往直前，与敌人展开肉搏。清军不支，纷纷逃窜，刘家庙又被革命军夺回。
27日凌晨，清军集中更多兵力，对刘家庙发起更猛烈的进攻。革命军依托阵地，坚决抵抗。两军僵持，比的是谁的军火充足，谁的后勤稳定。作为前线指挥的张景良不亲临前线指挥也就算了，竟然还不给部队及时补充弹药，还在相持的关键时刻突然放火焚烧军需物资。不多久，革命官兵弹药告罄，加之新兵军事素质不高，部队伤亡过大，敢死队队长马荣等多名军官先后牺牲，何锡藩等多名军官中弹受伤。革命军不得不从刘家庙逐步后撤，退守大智门一带。
前清军队官宋锡全被动参加汉阳起义，率部占领了汉阳兵工厂，立有大功，起义后升任新组建的第一协协统，镇守汉阳。10月27日，他看到汉口刘家庙失守，竟然私自带领队伍南逃，撤往长沙。湖北军政府电告湖南都督谭延闿，以临阵脱逃罪将宋锡全枪毙于长沙。
几个回合较量下来，革命军和清军各有胜负。革命军暴露了许多问题，伤亡很大；但清军拥有训练有素的新军、强大的军火和后勤，也只能和仓促成军的革命军打了个平手，也暴露了诸多问题。其中最大的问题莫过于荫昌无法真正指挥北洋新军。不久，清廷召荫昌回京，以袁世凯为钦差大臣，全权指挥武汉战事；冯国璋出任第一军军统，亲往汉口督战。
28日上午，清军大部队沿铁路向大智门猛扑，一部分清军迂回革命军翼侧。张景良又一次找不到影子，部队无人指挥，又没有清军那样的持续补给。即便如此，官兵们还是与敌人反复拼杀，终因后援不继被迫从大智门后撤。汉口革命军侦察出张景良躲藏在汉口，立即把他捆绑到汉口军政分府。詹大悲主任亲自审讯，以“通敌”罪将张景良枪毙。
张景良这个革命军前敌指挥竟然被列入了《清史稿·忠义传》，里面记载“景良临刑夷然，仰天大言日：‘某今日乃不负大清矣！’”军政府真是用错了人。第二天，清军用重炮轰击革命军炮兵阵地。由于革命军的炮兵目标暴露，火炮和人员损失很大。清军在优势炮火支援下向前推进，攻入汉口街区。武昌起义的成果受到了直接侵害。革命官兵与敌人展开了澂烈的巷战。在澂烈的战斗中，实际指挥战斗的谢元恺阵亡。部队士气开始涣散。
黄兴在这个关口由上海抵达武汉。军政府各派马上推举他为武汉革命军总司令，负责前线指挥。黄兴到任后，在已经是前线的汉口设立总司令部，并立即到前线视察部队，澂励士气。军政府做了两面一丈二尺的大旗，上书大大的“黄”字，派两个骑兵高举着，在汉口街头呼啸而过。“黄兴来了，黄兴来了！”
常年的革命经历和同盟会领袖的身份，让黄兴在武汉军民心中有着崇高的地位。听说黄兴出任了指挥，军民精神为之一振。当时，汉口的革命军尚有六千余人，经过动员整顿，涣散的士气重新凝聚起来了。
革命军来了一个黄兴，清军的钦差大臣袁世凯也于10月31日抵达河南信阳接任。袁世凯知道朝野有无数双眼睛盯着自己，必须在短时间内取得明显的战果，不然对他的期望有多高失望相应就有多深。于是，袁世凯督促冯国璋调集精兵强将猛攻，务必尽快占领汉口。冯国璋也将此看作个人加官晋爵的绝妙良机，不敢怠慢，亲自督战。
一批批清军配备上强大的火力，节节向汉口市区进逼。革命军依托堤防顽强抗击，一街一巷一屋一瓦，都流血力争。清军用大炮扫射前进，革命军爬上屋顶射击或躲藏在暗处放枪，使敌人每前进一步都要付出伤亡。勇敢的革命官兵们不食不眠，在炮火中连续作战，最后面目黝黑至不可分辨。汉口百姓也站在军政府一边，协助革命军打击清军。清军初进汉口，两眼一抹黑，常向市民问路，市民趁机把他们引向死胡同中，然后报告革命军前来围剿。清军在街上搜索前进，都惴惴不安，害怕不知道哪里会射出流弹来。虽然清军在数量和火力上都占优势，但是一时无法突破防线。
武昌、汉阳革命军组织了援军或敢死队，冒着敌人的炮火，渡江到汉口增援。测绘学堂组织了敢死队，头挽英雄结，荷枪佩刀，布条上大书“敢死队”三字，奉命前往汉口督战。22岁的喻育之是陆军测绘学堂学生，参加了敢死队。他的家就在汉口市区。喻育之路过家门口，回家捎话说：“我参加了敢死队，来汉口参战，你们不要害怕。”他叔叔听后扑上前来，两手把他抱住，说：“儿啊，千万不要去，火线上太危险。”
喻育之推开说：“匈奴未灭，何以为家”，扭头去追赶队伍了。
清军进展缓慢，冯国璋着急了。战斗拖得越久，对他越不利。他咬咬牙，下令清军烧城。11月1日上午，清军不顾汉口居民的生命财产，火烧歆生路一带房屋，烧一段进一段，一直烧到长江岸边。繁华的汉口市区顿时湮没在一片火海之中。火光冲天之际，汉口专职救火机构保安会和热心市民，急忙上街扑灭。清军看到有人救火，丧心病狂地开枪射击，当场枪杀不少百姓。在火魔面前，汉口革命军阵地正面及左翼的部分军官兵失去了勇气，擅自撤退。下午，汉口市区逐步为清军占领。黄兴见汉口革命军已被打散，无法挽回败局，遂决定退守汉阳，等待援军，再图恢复。11月2日，汉口完全失陷。
清军攻占汉口后，一面巩固阵地，一面调运枪械弹药及渡河器材。
一列列火车源源不断地将援军运来。冯国璋召开军事会议，决定乘胜进攻汉阳，再攻武昌。当时，他手头有清军约三万人。不过，协同作战的海军各舰中下级官兵倾向革命。提督萨镇冰感叹自己“屡历战争，从未一获胜”，如今又不愿意将炮口对准无辜百姓和革命同胞。经历一番心理纠结后，萨镇冰率舰队在11月1日驶离战场东下。
袁世凯比只知道攻城略地的冯国璋考虑深远得多。他面对的湖北军政府是多方力量构成的，立宪的势力强大。如果能不战而屈人之兵，就醉好了。11月10日，袁世凯派亲信到武昌进行“和平”试探。袁世凯开出的和谈条件是南北停战，清廷施行君主立宪，湖北方面效忠朝廷。
黎元洪对和谈很有兴趣，对君主立宪也可以接受，但革命党人拒绝效忠朝廷。民主共和必须实现，皇帝必须废黜，革命党人是朝着这个目标迸发的，而且抛头颅洒热血已经取得了不小的成果，怎么愿意自动放弃呢？是的，革命军现在是失利了，遇到困难了，但革命党人相信是暂时的。湖北军政府拒绝了袁世凯的和谈试探。袁世凯诱和不成，放手让冯国璋积极备战，进攻汉阳。
汉口失陷后，军政府固守汉阳的力量不够，电请独立各省出兵增援，合攻清军。11月8日，都督黎元洪仿照西汉韩信登坛拜将的往事，拜黄兴为总司令。（革命党人在都督和总司令的上下级关系之间破费了一番周折，有人提议总司令位在都督之上，全权指挥湖北军事。他们对黎元洪不放心，企图借此掌握大权。但黎元洪和军政府中的其他人纷纷反对，最好采取了都督授命总司令的方法。）黄兴受命后，立即赶到汉阳，在昭忠祠组织司令部，积极布置守城事宜。汉阳原本驻军逃往湖南了，黄兴掌握的军队只有退驻汉阳不足5000人的革命军，加上武昌调来的步兵第六协阳，共约万余人。恰好，湖南独立后派来的援军王隆中、甘兴典二个步兵协在1 1月6日、9日先后抵达汉阳。黄兴掌握的兵力增至二万余人。
独立省份的数目在迅速增长，各地纷纷告诉湖北，援兵已经在路上了。汉阳的防守兵力将会大大增加。黄兴对军事形势盲目乐观，做出了错误判断。他对汉口失陷，耿耿于怀，得到湖南的援军后，黄兴产生了急于收复汉口的思想。革命军内部很多人反对反攻汉口。他们认为革命军新兵太多，缺乏训练，而且援兵和本地士兵磨合尚需时间，不宜马上反攻。黄兴坚持反攻汉口，先发制人来打乱清军的进攻计划。
11月16日下午5时，革命军工程营在汉江上架桥，革命军的反攻开始了。当晚10时，主攻部队陆续渡河，抵达预定地点。清军猛烈射击，给反攻部队造成很大伤亡。渡河的部队无法有效展开，只能停止反攻。第二天早晨，革命军再次反攻。湖南援军两个协和武汉革命军第五协担任主攻部队，勇敢推进，清军不支而出现后撤。上午9时许，主攻部队在汉口江边收复了不小的地区。黄兴下令步兵第四协和第六协渡河，攻击清军左翼，以收夹击之效。但这两协在渡河时，遭到清军机关枪猛烈扫射，抢渡未成。攻人汉口的主攻部队失去了有力支援。而清军的援兵源源不断涌来，在炮火及机枪火力掩护下猛烈反扑。主攻部队出现退却，牵动全线。黄兴严禁退却，但部队在巨大压力面前都不听命，不断地后退。沿途在清军的强大火力下，革命官兵伤亡惨重。黄兴不得不率军返回汉阳。
在反攻行动中，黄兴令标统杨选青由汉阳渡江到汉口龙王庙，作为反攻汉口的助攻。16晚他竟然在家结婚，没有亲往前线指挥。战后，军政府将杨选青正法。杨选青是原29标的老革命党人，是10月10日当晚手持汽油桶火烧总督府衙门的敢死队员之一。军政府念他起义有功，安排上等棺木收殓。
黄兴坚持的反攻汉口行动，非但没有达到目的，还严重削弱了汉阳的防守力量和士气。返回汉阳后，黄兴部署防备清军的进攻。清军的部署是正面部队发动佯攻，另派出大批清军从孝感、新沟南下，迂回侧击汉阳，这支部队还是攻取汉阳的主力。黄兴对清军的部署做出了错误的判断，他认为正面是敌人的主攻方向，对于侧击的大批清军是牵制部队，没有足够重视。他整顿革命军在正面迎战，只派少数部队防备清军主力。清军于lI月20日向汉阳发起进攻。侧击的清军进展迅速，汉阳周围的制高点大多为清军控制。革命军反攻争夺这些制高点，造成更大的伤亡，最后竟至无力反攻。有经验的老兵、能战的敢死队，死伤殆尽。
26日，革命军防线最终被突破。这时，驻汉口的清军从正面渡过汉水，发起进攻。革命军腹背受敌，不听黄兴号令，纷纷撤退。增援的湖南部队，一协退往武昌，另一协自动撤回湖南。黄兴见败局已定，含泪下令撤退。
汉阳最大的战略目标是汉阳兵工厂。黄兴下令将兵工厂的武器弹药运往武昌。26日下午，汉阳兵工厂凡是能够拆掉的设备、要件，凡是能带走的图纸、工具，凡是能够离开的工人、技师，都撤向武昌。汉阳的归元寺是战时军用物资供应站，名为“总粮台”。部分僧人和浙江僧人管锷领导的“和尚军”还参加了武汉保卫战。其余僧人也支持革命。26日归元寺接到命令：凡是寺内不能搬走的屋子，立即焚毁。僧人们大公无私，同意焚烧寺庙。一时间，归元寺火光冲天，照遍汉阳全城。
当革命军和汉阳百姓乘船向武昌撤退时，清军从龟山向江中开炮。
当时《民生报》报道伤亡说：“武昌城外，由江中捞出之死尸陈列堤上，不计其数。内有未死而呻吟者，有妇人抱子，母死而子苏，啜泣索乳者，血溅江边，死者相枕藉。”惨状不忍目睹。部分革命军没能渡江，向鹦鹉洲方向退却，以后辗转到大冶一带，因为无人统帅又没有接济，自行离散。
27日，清军进据汉阳城。清军连战连捷，袁世凯为此积累了新的政治资源，冯国璋获封二等男爵。
革命军渡江撤回武昌，溃兵空腹荷枪，编制也被打散了，踯躅街头。大街上满是焦头烂额的游兵散勇，老百姓惊恐不安。武汉三镇百姓悲痛异常，大街小巷一片寂静，人力车停止上街，商户关门歇业，小贩呆滞路旁，迷茫和悲痛之情笼罩全城。军政府的张振武忍住伤痛，骑马举刀，在城内沿街呼号：“同胞们，汉阳失守是我军疑兵之计，千万不要听信谣言。”武昌的人心稍微安定下来。
武昌形势危急，清军对革命军造成压顶之势。军政府紧急商议对策，黄兴主张放弃武昌，增援南京。当时南京还在清军手中，江浙联军正在浴血奋战。黄兴觉得南京远比武昌重要，可惜军政府绝大多数人反对弃守，认为武昌是首义之区，天下关注，如果武昌失守，必然动摇全局。
张振武对黄兴放弃武昌的发言非常气愤，大声喝责。会议不欢而散。散会后，黄兴找到黎元洪，坚持要东下南京。他向军政府领了20万元现洋，27日晚乘船东下。
湖北军政府整军坚守武昌。11月29日到12月1日，清军架在龟山上的大炮一连三天不停地向武昌城内射击。百姓伤亡和房屋损失不少。
武昌凤凰山、蛇山、黄鹤楼上的炮兵也向汉阳方向还击。长江两岸炮声隆隆。武昌城内百姓，拖儿带女，争相出城逃避。12月1日，清军集中炮火攻击都督府。下午1时都督府军服室中弹起火，黎元洪仓皇出城，逃往郊区的葛店。黎元洪潜走后，武昌危城全靠蒋翊武、吴兆麟支撑。
客观地说，清军如果一鼓作气猛攻武昌，胜算很大。冯国璋也这么想，他迫切锦上添花，将二等男爵再往上提一下。可袁世凯不这么想。
飞鸟尽良弓藏走狗烹，武昌的革命党人就是飞鸟，袁世凯就类似良弓和走狗。袁世凯不希望武昌革命党人被铲除，他需要革命党人的存在时刻提醒着朝廷危险的存在，他需要热气蓬勃的革命形势来映衬他的重要性。革命军被压缩到武昌，袁世凯已经立功了，不必将革命军斩尽杀绝。
那样无异于杀鸡取卵。于是，袁世凯通过英国领事联合各国领事，向军政府提议停战3天。停战对革命党人有利，蒋翊武、吴兆麟等人非常愿意。只要双方在停战条款上盖印，即可停战。然而，当时都督印信已被黎元洪带走了，要签署议和协议，黎元洪不在怎么办？没有印怎么行？
于是，吴兆麟急中生智，编出黎元洪不在的理由，然后又拉英国领事“赴宴”。暗地里，他连夜通知孙武刻印，终于签署了协议。革命军得以喘息，湖北军政府扎下了根来。
此后停战期限一再延期，实际上武汉再无战事。
革命爆发后，各地独立政权各自为政，虽然都挂以“革命”或“民国”名义，也一起打仗，但相互间并无隶属关系。成立之后，各地就在酝酿成立统一的政权。而对革命的认同，就成了大家统一政权的思想基础。
各地独立政权中的政治力量非常复杂。立宪派、旧官僚掌握着不少独立政权，他们希望染指新的中央政权。就在革命阵营中，同盟会和光复会之间也发生了澂烈的冲突。上海都督陈其美就是排挤了光复会的李燮和才掌握上海政权的。然而，光复会在浙江光复、攻克南京等事上屡见战功，革命军中也有不少光复会军官。陈其美和李夔和之间明争暗斗不断，连带造成了光复会的章太炎和孙中山、黄兴之间的对立情绪。
此外，武昌和东南地区争夺中央政权地位。光复后的上海抢先呼吁组织各省都督府会议。江苏、浙江和上海三方都督先派代表，其他各省都督大多委派在上海的名流为代表。到lI月15日已有10省代表报到，各省都督府代表联合会在上海正式开幕。湖北方面就坚持武昌是首义之地，更适合举办各省代表大会。各省都督进入了两难，两边都不能得罪，只好两边都派代表。11月底，11省共23名代表先后抵达武汉。当时正值汉阳失守，清军隆隆炮击武昌。代表们临时选在汉口英国租界开会，主要讨论两个问题：第一是组织中央政府；第二是选举领导人。湖北军政府对会议施加了巨大的影响，会议初步认为湖北军政府为中央政府，请黎元洪以大总统名义执行中央政务。当然了，这些都是暂时的。各省酌立宪派和旧官僚们想要尽快和平地结束战争，建立新的中央政府，这样才能保住他们已经得到的权力和地位。袁世凯是和平实现权力交接的合适人选。袁世凯是汉人，符合“排满兴汉”的标准，而且袁世凯控制的北洋军如果能反戈赞成共和，清廷就失去了武力支柱，马上会土崩瓦解。因此他们倾向说动袁世凯反正，快速、和平地实现政权更迭。12月2日，汉口的各省代表通过了“虚席以待袁世凯反正”的决议案。
也就是在决议通过的12月2日，南京光复。南京在代表们心中的地位，可比武昌高多了。而武昌的军事形势每况愈下，武昌事实上已经成了一座危城，无力与南京争夺临时中央政府。湖北军政府的诸位，不再提武汉是“革命中心”这回事了，之后政治重心逐渐向南京转移。
12月4日，上海抢先采取行动，邀请各省留沪代表举行会议。会议暂定以南京伟临时政府所在地，并推举了大元帅和副元帅作为临时的革命首领。黄兴以16票当选为大元帅。章太炎站出来说：“黎先生究系首难的人物，不可辜负他。现在大元帅既选定，请设一位副元帅，并选取黎先生任之。”于是，各省代表再以15票选举黎元洪为副元帅。这是陈其美、宋教仁等人预想的结果，他们不愿同盟会领导权旁落。但黄兴遭到了湖北、浙江军界的反对，各方对上海另立各省代表大会选举首领也颇有微词。在这种气氛下，黄兴不愿意就任大元帅，并推荐黎元洪为大元帅。无奈，各省代表移驾南京，再次开会推举黎元洪为大元帅，黄兴为副元帅。
正当革命阵营内部为领袖问题进退维谷的时候，传来了孙中山归国的消息。
孙中山是在美国丹佛，在为革命前途阴郁的时候，从报纸上得知武昌起义的消息的。多年的流血牺牲，终于把清朝统治打开了一个豁口。
孙中山预计这个豁口会越来越大，终将推倒整个清朝统治的大坝。由于对国内形势非常乐观，孙中山决心在回国前先给革命党人做一圈外交活动，“决先从外交方面致力，俟此问题解决而后回国。”所谓的外交，主要是为即将诞生的民国政府争取西方列强的支持。孙中山通过美国人咸马里与四国银行团商谈停止对清朝政府的贷款，同时希望向新中国放贷。四国银行团的答复是，这两件事情需要等新政府正式成立后和政府磋商，拒绝将孙中山作为谈判对象。在伦敦，孙中山委托维加炮厂经理向英国外交大臣格雷交涉，提出英国政府停止对清朝政府的一切贷款，制止日本援助清政府，取消英国政府和英属殖民地对自己的放逐令以便回国等三项要求。对于孙中山的三项要求，英国政府采取了太极手法，既不答应，也没有反对。孙中山很快就感觉到了英国政府虚与委蛇的态度，感叹“个人所能尽义务已尽于此矣”，于是从伦敦取道巴黎归国。
出师不利的残酷现实并没有打击孙中山的乐观情绪。在伦敦，孙中山拜访吴敬恒未遇，留条说：“近日中国之事，真是泱泱大国民之风，从此列强必当刮目相见，凡吾同胞自当喜而不寐也。今后之策，只有各省同德同心，协力于建设，则吾党所持民权民生之目的，指日可达矣。”喜悦之情溢于言表。
1911年12月21日，孙中山抵达香港。广东都督胡汉民和廖仲恺等到香港迎接，与孙中山讨论起国内形势与应对措施。孙中山一心去上海。但是胡汉民不主张孙中山去上海。因为上海和武汉等地的革命党人就首领职位争论不休，且革命阵营内部纠纷不断，如果孙中山去了上海或者南京，虽然会被拥戴为总统，但手下无兵、号令南行，不会有所作为。胡汉民建议孙中山逗留在广州。岭南革命气氛浓烈，同盟会掌握政权，孙中山可以以广东为根据地，整顿军队，循序北伐。满心喜悦的孙中山认为胡汉民的建议过于保守，坚持去上海，还要胡汉民跟着自己一起去。他说：“以形势论，沪、宁在前方，不以身当其冲，而退就粤中，以修战备，此为避难就易，四方同志正引领属望，至此其谓我何？”他急切去前方领导军民，同时针对胡汉民对袁世凯的担心，说：“谓袁世凯不可信，诚然，但我因而利用之，使推翻二百六十余年贵族专制之满洲，则贤于用兵十万。……我若不至沪、宁，则此一切对内对外大计，决非他人所能任，子宜从我即行。”胡汉民说服不了孙中山，只好放弃广东都督不做了，委托陈炯明代理广东都督，跟随孙中山同船赴沪。
别人是近乡情更怯，孙中山却是越快到革命前线越乐观。尽管共和国还停留在计划之中，有一大堆破旧立新的事情需要处理，孙中山跃跃欲试，说：“现在各国政府士大夫，均望文速归，组织中央政府。此事一成，财政外交皆有头绪。此外问题，亦因之迎刃而解。”早在巴黎，孙中山就向国内《民立报》发电转呈军政府，建议早日确定总统。电报说：“文已循途东归，自美徂欧，皆密晤要人，中立之约甚固。……今闻已有上海会议之组织，欣悉总统自当选定黎君，闻黎有拥袁之说，合宜亦善。总之，随宜推定，但求早巩固国基。满清时代，权势利禄之争，我人必久厌薄。此后社会当以工商实业为竞点，为新中国开一新局面。
至于政权，皆以服务视之为要领。”当时独立的数省已经派人在上海商量成立全国政权的问题。孙中山的意见是，不管未来的元首是黎元洪还是袁世凯（当然他对自己出任总统难免也有所期许），早日把人选确定下来才是正道。
孙中山即将回国的消息经报道后，国内军民对他有很大的期望。很多人想当然认为他筹措了巨款。船到上海，孙中山刚上码头，就有记者开门见山，询问：“您这次带了多少钱来？”孙中山回答说：“革命不在金钱，而全在热心。吾此次回国，未带金钱，所带者精神而已。”大家纷纷为孙中山的革命乐观主义鼓掌。然而，“中山的好口才虽能使听众大鼓其掌，然亦显示出，在这次联合推墙的众人之中，他除声望之外，并无特殊政治实力也。”（唐德刚著：《袁氏当国》）
孙中山崇高的声望加上同盟会的组织力量，让领袖选举一事一下子简单了下来。革命阵营内部没有人可以与之较量。在上海，同盟会就议定推举孙中山为总统了。1911年12月29日，在南京的各省代表进行了总统选举。一共有17个省的都督派代表参加，这些省份是：直隶、奉天、山东、河南、湖北、湖南、广东、广西、福建、山西、云南、陕西、江西、安徽、四川、江苏、浙江。计有候选资格者3人：孙中山、黎元洪、黄兴。17省代表依次无记名投票，一省一票，由临时议长汤尔和（浙江）按省份次序逐次点名。开票结果是孙中山得16票，黄兴得1票。孙中山高票当选。
1912年1月1日，孙中山从上海乘坐鲜花装饰一新的火车前往南京。沿途得到了苏南各地军民的夹道欢呼，南京城几乎是万人空巷，人们用到火车站欢呼孙中山的到来。孙中山抵达后，四周有重兵护卫，闲杂人等，一概不得上车。孙中山自花车下月台，手持平常军帽，身穿土黄色呢质军服，没有佩戴简章金带等。出站台后，他转乘蓝色绣花彩绸马车，向总统府（原清朝的两江总督衙门、太平天国的天王府）驶去。
军乐马队奏凯旋歌前导，后随卫队。总统府大门装饰醒目，电炬辉煌如白昼，用冬青树枝扎彩，衬着红色丝绸。马车队到总统府，黄兴、徐绍桢恭迎孙中山下车，一行人迎接他入府。
晚上10点，总统府灯火通明，军乐悠扬。中国历史上第一次总统就任典礼开始。
“先请大总统就位后，各部人员行三鞠躬礼，各炮台再鸣炮二十一发……大总统初临大礼堂。海陆军代表各省代表们，欢呼万岁。奏军乐毕，代表团推景耀月（山西）报告选举经过，略说：‘今日之举，为五千年历史所未有。我国所希望者，在共和政府之成立，及推倒满清专制政府，使人人得享自由幸福。孙先生为近代革命创始者，富有政治知识，各省公民选定后，今日任职。愿先生始终爱护国民自由，毋负国民期望。’并请总统宣誓，即由大总统宣述誓词如下：
倾覆满洲专制政府，巩固中华民国，图谋民生幸福，此国民之公意，文实遵之，以忠于国，为众服务。至专制政府既倒，国内无变乱，民国卓立于世界，为列邦公认，斯时文当解临时大总统之职，谨以此誓于国民。中华民国元年元旦。
孙大总统宣誓毕，代表团景耀月授以大总统印（印文“中华民国临时大总统印”）并致颂词。”
孙中山接过大印，在《中华民国临时大总统宣言书》上，庄重地盖上了第一个鲜红的、神圣的印章。
接着，胡汉民宣读宣言，海陆军将士代表徐绍桢致颂词，孙中山答词，表示要竭尽心力不辜负国民公意。代表和海陆军将士三呼“中华共和万岁”，礼成，奏乐，散会。总统就任典礼就此结束，孙中山成为临时大总统，南京临时政府成立了。君主专制制度在中国大地被推翻了。
1月3日，各省代表又选举副总统。黎元洪全票当选。
南京临时政府基本由同盟会控制。政权组织原则是孙中山倡导的总统制。宋教仁主张责任内阁制，将行政权交给内阁总理，以总统为虚职，被孙中山等人否决。因此，南京临时政府没有总理，由总统负责行政。
内阁也由孙中山提名组织。王朝体制下的内阁组织不能适应新形势了，得重新组织。原来的尚书、侍郎名称也不能用了，有人提议用“卿”来代替，因为容易让人联想起君臣公卿而被否决，最后决定新政府的长官叫“长”，正职叫“总长”，副职叫“次长”。
就职后，孙中山向各省代表提出了内阁名单。第一次提名的内阁组织和成员名单如下：陆军总长黄兴，海军总长黄钟瑛，外交总长王宠惠，内务总长宋教仁，财政总长陈锦涛，司法总长伍廷芳，教育总长章太炎，实业总长张謇，交通总长汤寿潜。但是，名单中的宋教仁和章太炎没有通过。孙中山作了修改，将内务总长换做程德全，教育总长换做蔡元培，内阁名单才被通过。
在内阁成员中，除了黄兴、王宠惠和蔡元培是同盟会员外，其他各位总长多数是立宪派和前清官员。表面看起来，临时政府中同盟会势力低落，实际由于临时政府成立时间短，国内事务繁乱，除了黄兴和蔡元培外，其他总长不是无法到位（在任都督的各位总长）、不愿到任（比如张謇，他同时“兼任”着清朝内阁的成员），就是在外为特定事务奔波（比如伍廷芳负责南北和谈、王宠惠在上海争取外国承认），各部门实际主持工作的是次长。孙中山提名的次长名单如下：陆军次长蒋作宾，海军次长汤芗铭，外交次长魏宸组，内务次长居正，财政次长王鸿猷，司法次长吕志伊，教育次长景耀月，实业次长马君武，交通次长于右任。
除了海军次长外，其他次长都是同盟会员。海军次长汤芗铭，原系清海军副舰长，对他的提名曾引起一场风波。汤芗铭是黄兴提议的，任命后被留学生揭发曾经在欧洲盗孙中山的皮包向清政府驻法国公使邀功。有人埋怨黄兴失察，也有人说皮包失窃一事孙中山并没有宣扬，如今又重用汤芗铭是宽宏大度的表现。因为次长主张，人们常说临时政府“部长取名，次长取实”，是“次长内阁”。在位总长和主持工作的次长全部是同盟会员，也就意味着临时政府完全掌握在同盟会手里。
陆军部长黄兴兼任了临时政府的参谋总长，协调各处军事，又协助孙中山负责人事，是事实上的政府第二号人物。而被各省代表否决的宋教仁，被孙中山任命为总统府法制局长；章太炎被聘任为总统府顾问。
此外，胡汉民被任命为总统府秘书长。
以上就是中国的第一届民主政府的组成了。我们可以说它是“民主政府”，却不能说它是“民选政府”。因为通过它的各省代表会议。这些代表是地方都督委任的，本身就没有经过选举，再由他们通过的政府自然不能算是民选政府了。临时政府成立后，建立相应的最高立法机关就成了当务之急。临时政府和各省代表会议商议，决定由各省各“推举”3名参议员，到南京成立临时参议院。各省都督接到通知后，有的将原来的都督代表顺延为参议员，有的重新派出了新人。多数省份是3名参议员，少数省份只有1名或2名。1月28日，临时参议院在南京宣布成立，实际参议员只有40多人。其中同盟会员超过30人，控制着参议院的绝对多数。同盟会员林森担任了议长。
筹组临时政府人选时，孙中山刚从海外归来，对国内人事情况并不了解，人事安排一般遵从黄兴的意见。人事问题向来是政权的核心难题，要照顾到方方面面的利益和感受。组织政府前，湖北代表刘成禺等就向孙中山建议多照顾武昌起义的诸位将领，免得武汉方面埋怨、失望。但黄兴和武汉方面因为弃守武昌一事把关系闹僵了，不愿推介武汉人选。
最终的政府中，除了黎元洪首义名声难以忽视担任副总统外，湖北人在临时政府中没有一席之地。蔡济民、蒋翊武、孙武、吴兆麟等起义功臣都名落孙山。孙武之前公开表示想当陆军部次长，还特地跑到上海给各方面做“公关”。可黄兴就是不予考虑，后来任命的各部次长不但全部是同盟会员，而且是起义成功后从海外归国的。这让参加各省起义却没能进入临时政府的国内同志们有意见。而孙武大失所望，一气之下跑回武昌。湖北方面和南京临时政府开始貌合神离。之后，孙武联络了失意的湖北革命党人和少数政客成立“民社”，拥黎元洪为首领，和同盟会暗中较量，埋下了民国初期种种政治纠纷的隐患。
南京临时政府成立后，推出了许多振奋人心的政策，让人耳目一新。
比如临时参议院决议五色旗为中华民国国旗。国旗的五种颜色代表汉（红色）、满（黄色）、蒙（蓝色）、回（白色）、藏（黑色）五个主要民族。临时政府强调五族共和，民族平等。孙中山曾建议用同盟会的青天白日旗为国旗，临时参议院没有统一，而将青天白日旗改为海军军旗。
武昌起义时所用的十八星旗则成为陆军军旗。
又比如临时政府发布了一系列政策法令，废除刑讯、跪拜，严禁吸食鸦片、缠足、蓄辫等陋习；保护私人财产；宣布新闻及言论自由；废除读四书五经，推行近代教育。附着在中国人身上几千年的束缚，在理论上一下子消除了。
但是临时政府面临种种困难，运行并不顺畅。孙中山这个总统其实很不好当。
首先，孙中山两手空空，整个总统生涯一直在为“缺钱”发愁。
孙中山回国身无分文，到上海后全靠陈其美送了1000银圆资助，才到南京组织起了临时政府的框架。偏偏临时政府成立后，百废待兴，前线战斗正酣，用钱的地方很多，数额很大。临时政府却没有收入（独立各省截留税款自用尚显不够，无力支援中央）。孙中山又不能从列强手中收回关税，列强银行团也拒绝向临时政府贷款（没有一个外国政府承认南京临时政府）。没有钱，日子没法过。一次安徽前线告急，急电中央催粮催饷。孙中山紧急批示：拨20万元济急。胡汉民持总统手令前往财政部拨款，发现国库之内竟然只有银圆10块！财政问题成为临时政府的头号问题。黄兴曾求工商总长“张謇设法向上海方面借几十万元以应急，他一拖就是个把月，急得先君走投无路”。临时政府实业总长张謇原本就有为政府“创收”的责任，加上监管盐务，所以在解决财政危机方面责无旁贷。但是张謇等人在袁世凯和临时政府之间摇摆不定，在财政问题上阳奉阴违，前后筹款不过一百万元。而他控制的两淮盐税在1911年12月至1912年2月的三个月内至少收入四百万元。张謇的作为，代表了南方许多旧官僚和立宪党人的姿态。他们正准备看临时政府的笑话呢！眼看军队在饥寒交迫中作战，黄兴甚至表示准备“剖腹以谢天下”。
没有接受过财政经济训练的孙中山只能迎难而上，但他想出来的方法却是“厉行征发”，希望通过加大老百姓的税负来克服财政困难。黄兴强烈反对，老百姓的日子已经很难了，不能涸泽而渔。据说，正当他一筹莫展时，总统府里有个差人，在太平天国的时候给天王洪秀全当过差，来报告说当年“天朝”即将灭亡的时候在某地埋下了金银财宝，数额估计还清外债还绰绰有余。孙中山病急乱投医，连忙派人去挖，结果什么也没挖到。最后，孙中山硬是想出了一个“好方法”，计划将独立各省的官办实业公司抵押给外国银行，借款来解决财政困难。据说，孙中山的这个方法是在日本人的“启发”下想出来的，不久（1912年2月）就发生了南京临时政府批准官办的江西汉冶萍公司改为“中日合办”汉治萍公司，以此向日本借款五百万日元的事件。消息传来，舆论哗然。
临时政府尚未有所作为，就将国有企业抵押给了日本。同盟会内部纷纷指责孙中山此举卖国，张謇、章太炎等原来就和孙中山不对付的力量更是拼命反对。张謇致书孙中山、黄兴，抨击“抵押贷款”说：“何至以此区区数百万之款，贻他日无穷之患，为万国所欢笑！”他坚决请辞实业总长的职务。客观地说，孙中山此举并非卖国，而是政治经验不足，缺乏财政手段导致的。他本人很快意识到了问题的严重性，诚恳地接受了批评，解释贷款是“民军待哺，日有哗溃之虞，譬犹寒天解衣裘付质库，急不能择”。此议就此结束，不再重提。
孙中山把主要精力投在筹款找钱问题上，终日奔忙，始终没有筹措到足够的款项。临时政府在财务方面的失败，让绝大多数政务难以推行，政府和孙中山本人的威望都受到沉重的打击。
其次，临时政府的军事力量非常薄弱。独立各省各自为政，各自军事力量就不强大。独立后各地纷纷扩军，大部分入伍新兵是城乡贫民，军政府没时间也没经济能力对他们进行系统的军事训练。因此，革命军各部虽然形式上具备军师旅团营连排的编制，其实是乌合之众。依靠这样的军队推翻清王朝，是不现实的。
南北方还处于战争状态，孙中山其实是一个“战争总统”。南京临时政府成立后，随即号召北伐，没有放弃用战争推翻清朝。可孙中山能够直接指挥的军队，只有聚集在南京周边的少数军队。南京的军队素质普遍很差，黄兴认为这样的军队根本没法和北洋新军作战。而从各地参加北伐的军队中，有战斗力的部队很少。至于各省都督的军队，黄兴是调不动的，他和湖北军界和浙江军界的关系很糟糕，更是无法指挥这两处军队。孙中山既没有嫡系部队，又没有支持战争的经济能力，实际上他的军令往往出；不了南京城。孙中山的可贵之处就在于，他往往明知不可为而为之，用坚毅、刚强和乐观，组织起了一次北伐。
早在1月4日，孙中山就致电广东陈炯明，命令他迅速出兵北伐：
“中央政府成立，士气百倍，和议无论如何，北伐断不可懈！广东军民，勇敢素著，情愿北伐者甚多，宜速进发。”11日，孙中山宣布自任北伐军总指挥，任命黄兴为陆军总参谋长，并制定分兵六路直捣北京的宏伟北伐计划。诚如孙中山北伐需要向陈炯明等地方都督要兵一样，临时政府的北伐本质上是一个空架子。由各地派兵拼凑起来的北伐军，是由乌合之众仓促组成的乌合之众。战争只在安徽、江苏北部和陕西、山西等局部地区有小规模的战斗。值得称颂的是，从东北难逃的蓝天蔚在1月率领主要由上海起义敢死队和青年学生组成的北伐军数千人，联合部分沪军、闽军和光复军，分乘海容、海琛和南琛三艘军舰以及其他运输船从海路北上，进攻山东沿海地区。这支北伐军成功攻占了烟台，并且和京畿和关外的革命党人取得了联系。这是临时政府北伐取得的最骄傲的成果。不过很快就遭到了山东清军的阻扰，进展局限在烟台一地。
临时政府在财政、军事两方面困难重重，步履蹒跚。革命党人内部却弥漫着一股“改朝换代”成功之后的喜悦之情，很多人堕落了，沉溺于胜利后的享受之中。南方富庶的大城市都在革命党人囊中，各级政权需要建立，有些革命党人热衷追求个人的官位与利禄，修建私宅、迎娶妻妾、贪污受贿，甚至喝花酒吸鸦片。晚清官僚的腐朽作风，在一些新人身上迅速扩散。蓝天蔚在大连革命失败、逃到南方后，见到同志们的堕落情形，痛心疾首，泣告大家：“目前汉阳已被清军攻破，清廷正在进行最后挣扎，敌众我寡，大家齐心协力尤恐难于取得最后胜利，现在竟内讧起来，重蹈太平天国的覆辙，这怎么能行呢？”为了引起注意，蓝天蔚举枪白击击伤了左腕。还有革命党人错误认为，革命党本为革命建立，现在革命成功政府建立，革命组织已经没有存在的必要的。他们鼓吹取消革命组织，转入和平的建设，还批评那些坚持参加革命组织活动的同志们“恐怖”、“恋栈”。
除了“改朝换代”等错误思潮兴起外，革命阵营本身存在的问题（派系斗争、缺乏执政人才等）在革命初步胜利后，也被放大了。各种错误思想搅和在一起，革命党人祸起萧墙，出现了内讧苗头。孙武、张振武、刘成禺等人是武昌首义英雄，但在临时政府成立后没有得到“安排”，气愤之余开始大肆攻击同盟会和孙中山、黄兴。刘成禺公开辱骂孙中山为“海贼”。部分湖北旧官僚和立宪党人组织“民社”，推黎元洪为首领，企图与孙中山的临时政府分裂。
最让亲者痛仇者快的内讧发生在上海。策划上海光复的同盟会陈其美与光复会李燮和在胜利后各自为政，李占据吴淞，自称吴淞都督，和陈其美武力对抗。而陶成章则设光复军司令部于上海，招兵买马，威胁到陈其美的权势。光复会的力量在浙江盖过同盟会，原来的都督汤寿潜被孙中山任命为交通部长后，浙江方面有意推举光复会领袖陶成章为新都督。这更加引起作为浙江人的陈其美的嫉妒和猜忌。陈其美冲动之下，指使拜把兄弟蒋介石在上海法租界广慈医院将陶成章暗杀。（蒋介石事后被安排去日本“躲避风头”。）陶成章遇刺前还在病床上慷慨陈词：
“现时对异族革命虽渐成功，但政治革命尚甚艰巨。北方未定，北伐尤急，满清残喘，原不足平，但北洋军阀势盛，尤以袁氏司马昭之心路人皆知，不可不有严重策略对付，当须国民加倍团结，一致铲除，免得再勾结帝国主义祸国加甚。”陶成章死后，《民立报》刊登大标题新闻：《陶成章死不瞑目》。光复会的势力迅速削弱。（另一重要领袖李燮和之后北上投靠袁世凯，后来参与袁世凯窃国。）
临时政府的困境和革命内部的分化，让新政权对社会的控制很弱。
社会并不稳定。——当然，其中也有新旧交替时带来的不稳定因素。
晚清时的社会控制不见了，新政府又提倡民权和自由，社会一下子不知道怎么个“民主”法，不小心就自由过头了。比如各种社团纷纷成立，多人过江之鲫。上海一地在光复后冒出80多个大社团来。至于几个人在上海弄堂亭子间里宣布成立的小社团就更多了。广州则有110多个。“那时办社团的职员，胸前襟章，挂着十个八个，缎绸的也有，洋布的也有，铜银的也有，五光十色，随风飞扬。因为有些出风头的投机分子，一身而兼十多个社团，什么会长、社长、理事、董事、干事、主任等职，聚于一身，东也开会演说，西也开会通电，忙不开交。最奇怪的，有些社团且备有一方长方形木板，写了‘请众鼓掌’四字，准备显要们到会演讲时，演到某一段落，宣布员把这块木板向着听众一摇，台下掌声如雷，跟着发响了。”而“社团的加入，手续简便，只填一张入会书，缴两三元会费，即发给襟章一个。因之诸色人等胸前挂有襟章的，触目皆是。好像身上没有襟章，是不时髦，不爱国，甚至反对共和似的。”可见，其中真心为国家建设和社会发展的社团不多，多数是为私人牟利或者干脆混吃混喝的。民国初年后，上海方言中多了一个词，叫做“亭子间政治家”，说的就是这些“混”社团的人。
每次政权更迭，总有不法分子浑水摸鱼。独立时的战斗，也在社会上留下了不少军火和散兵游勇。治安问题考验着新生政权。在广州，军政府为了显示革命军的“强大”来震慑不法分子，经常让革命军士兵在街头巷尾晃悠。士兵们手提白布巾，包着一个牛奶罐式样的东西，对外假称是炸弹，或者在香烟盒子或者牛奶罐子里藏些泥沙，照样用布包起来，对外假称是军火。有时候，革命军也要演示一下“炸弹”的威力。
没有真炸弹，怎么办？有人就想到用电灯泡代替，把电灯泡装些铁片火药什么的，甩出去声音不小，迸发出来的碎片还有一定的杀伤力。光复初期，广东警察厅长是陈景华。广东都督给了陈景华特权，允许他对案卷不用呈准，可以断然处理便宜行事，只须事后呈报备案。这就给了他“先斩后奏”的特权。陈景华执法严苛，广州城内有许多鼠窃狗偷的地痞、扒手、流氓，秘密社会的会员、打手，恃强凌弱的暴徒、流氓，都被抓起来吃“莲子羹”（广东话把枪毙讳称为吃“莲子羹”）。有一个时期，枪决犯人之前都给他一支“强盗牌”香烟抽，结果强盗牌香烟一时无人问津。广州好在有一个陈景华，军政府尚能稳定治安，少数缺乏强权人物的地方，治安问题堪忧，最后不得不搬出晚清时候的那一套严刑峻法，或者干脆把晚清衙门的那一帮书吏衙役都召回来稳定社会局面。
临时政府举步维艰，独立各地社会不稳，拥戴袁世凯出任总统收拾局势的声音日益响亮。黄兴致信袁世凯说：“明公之才，高出兴等万万。
以拿破仑、华盛顿之资格出而建拿破仑、华盛顿之事功，直捣黄龙，灭此虏而朝食，非但湘鄂人民戴明公为拿破仑、华盛顿，即南北各省当局亦无不有拱手而听命者。苍生霖雨，群仰明公。千载一时，祈毋坐失。”
难道临时政府的困境只有请出袁世凯才能解决？袁世凯会接受民主共和吗，革命党人又如何约束他呢？