辛亥年十一月初二日，孙中山先生由欧洲返国抵香港，胡汉民、廖仲恺由广州赶至香港迎候。胡对于当时的革命形势自有一套看法，因此主张孙中山先生不要北上，留粤主持一切。他的理由是：
“当前的革命形势，满清垮台已无问题，可是袁世凯则是革命最大阻力。袁的问题不仅是他本人为一奸雄，加上他还有北洋系的四镇兵力，这四镇兵力无疑的乃是当前最富战斗力的部队，所以袁的势力至少可以达到武汉，甚至湖南，而广东对北洋军来说，因为距离较远，鞭长莫及，自可埋首建立一支反袁的革命部队。目前姚雨平已组成劲旅，不过人数不多，若有半年时间，简练民军，全力扩充，则五六万精兵不难组成，以此和袁一拼，才有必胜把握。所以先生目前以留粤为上策，因为现在赴上海，必被拥为总统，这个总统没有能战的兵卒，一定受制于袁，对革命事业是无补的。”
胡的意见很正确，可是孙中山先生却更有卓见，孙先生说：
“你只知其一，不知其二，我们革命不是靠坚甲利兵，如果我们不能登高一呼，身入虎穴，那么人民所仰望于革命志士的是什么呢？我们如果能以和平收革命全功，则是开世界革命的先河，何必先在家乡练兵。目前的形势是急需要一个革命政府以资号召，如能建立一个政府，则满清必然倾覆，袁世凯也不可能抗拒。我们是革命同志，应该示人以诚，信任别人，不宜先预防他人不服，而一意谋以武力取天下。”
胡汉民、廖仲恺都被孙中山先生伟大抱负和开诚胸襟所感动，胡表示愿随孙先生北上。这时追随孙先生同赴上海的还有吴敬恒、马君武、张继等。十一月初六日，孙中山先生一行抵达吴淞，上海方面革命党人陈其美、黄兴、汪兆铭等均在码头欢迎，大家相见狂喜，竟至拥抱跳跃。
孙中山先生抵沪后下榻爱俪园。初七日召集最高干部会议，出席的有：黄兴、胡汉民、汪兆铭、陈其美、宋教仁、张静江，居正、马君武等，会商组织临时政府方案，一致公举孙中山先生为中华民国临时大总统。宋教仁主张实行责任内阁制，孙先生认为责任内阁不是中国鼎革时所宜实行的制度，但宋坚持，孙中山先生终于勉强同意，并命宋和张继等磋商内阁总理人选。张继主张推宋教仁，宋坚决不肯接受，并提议推黄兴。黄初不肯接受，宋乃请居正、田桐、吕天民等再敦劝黄兴，黄最后才应允。但此拟案，必须交由南京的各省代表通过，因各省代表原已通过中华民国临时政府是总统制，而现在却要改为内阁总理制。
辛亥年十一月初八日黄兴、宋教仁专车赴南京，驻丁家花园，晚赴咨议局出席各省代表大会，讨论修改临时政府组织法。可是各省代表多不赞成内阁制，因此表决时还是通过总统制。
初十日17省革命代表开正式选举会，出席的17省代表名单为：奉天代表吴景濂，直隶代表谷钟秀，河南代表李搫，山东代表谢鸿焘，山西代表景耀月、李素、刘懋赏，陕西代表张蔚森、马步云，江苏代表袁希洛、陈陶怡，安徽代表许冠尧、王竹怀、赵斌，江西代表林子超、赵士北、王有兰、愈应麓、汤漪，浙江代表汤尔和、黄群、陈时夏、陈毅、屈映光，福建代表潘祖彝，广东代表王宠惠、惠宪甫，广西代表马君武、章勤士，湖南代表谭人凤、邹代蕃、廖名搢，湖北代表马伯援、王正廷、杨士杰、胡瑛、居正，四川代表萧湘、周代本，云南代表吕志伊、张一鹏、段宇清。由浙江代表汤尔和为议长，广东代表王宠惠为副议长，江苏代表袁希洛为书记。首由议长汤尔和宣布开会，并报告我国数千年专制政体已告结束，共和政体已经实现，大家热烈鼓掌。随后即进行选举，每省为一票，共17票，开票结果，孙中山先生以16票当选，另一票为黄兴。议长遂隆重宣布孙中山先生当选为中华民国首任临时大总统。大会同时通过，推举汤尔和、王宠惠至上海恭迎孙中山先生至南京就职。十二日开会，黄兴临时提议以中华民国为纪元，改用阳历，大会亦一致通过。散会后黄兴乃发两则电报，一致陈其美：“陈都督鉴：今日参议会决议改用阳历，并以中华民国纪元。明日为中华民国元年正月一日，请公布。”一致《民立报》于右任：“《民立报》于君右任鉴：今日由参议会决议，以明日为中华民国元年正月一日，孙大总统来宁发表临时政府之组织。”
同时发出通电：“本日在宁开临时大总统选举会，到会者十七省。孙中山先生当选为临时大总统，特此通告。”孙中山先生当选为临时大总统后，有电给武昌的黎元洪：“武昌举义，四海云从，列国舆论，歌诵民军，无微不至，而尤钦佩公之艰苦卓绝。文于中国革命，虽奔走有年，而此次实行，并无寸力，谬蒙各省代表举为总统，且感且愧，惟有勉为其难，以副诸公之盛意。武汉为全国之枢纽，公之责任维艰，伏维珍重。”黎亦有复电给孙中山先生：“顷接各省代表会蒸电称：临时大总统之任，先生当选，曷胜欣贺！先生识高千古，虑周全球，挽末世之颓风，复唐虞之盛治，使海内重睹汉官威仪，不独四万万同胞之福，即东西各国亦莫不景仰高风，为中华民国庆！专此电贺。中华民国万岁！中华民国大总统万岁！”
接着各省代表团也联名致电黎元洪：“各省代表会于元月二日决议，选举临时副总统，即于三日上午十时开选举临时副总统大会。我公当选。除通告全国外，并由本会特派员赍各省代表签名书敬呈钧鉴！兼表欢迎。”南京临时政府也致电黎元洪：“今日参议院选举副总统，经全数投票，举我公充任，共庆得人，谨为中华民国前途贺。”
辛亥年十一月十三日于是成为中华民国元年1月1日。孙中山先生就在这天率领汤、王两代表和美籍顾问荷马李于下午5时专车抵达南京，下榻于宝华盦。提起这个宝华盦倒是一个有名的地方，它是清两江总督招待外宾的宾馆，后来变成了西箭道参谋本部。
孙中山先生抵京后，有人问孙先生说：“您这次回国，带来了多少饷？多少枪炮？”孙先生笑着回答说：“我空着两手回来，可是我带回来国人最需要的东西，就是革命精神。”
民国元年元旦（以下本文全改用阳历）晚10时，孙中山先生就任临时大总统，宣告中华民国成立。临时大总统誓词曰：
“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。”
临时大总统提出内阁名单，仿照美国政府制，不设总理，分作九部，由总统提出各部总长、次长名单如：
陆军部总长兼参谋总长：黄兴，次长：蒋作宾
海军部总长：黄钟瑛，次长：汤芗铭
司法部总长：伍廷芳，次长：吕志伊
财政部总长：陈锦涛，次长：王鸿猷
外交部总长：王宠惠，次长：魏宸组
内务部总长：程德全，次长：居正
教育部总长：蔡元培，次长：景耀月
实业部总长：张謇，次长：马君武
交通部总长：汤寿潜，次长：于右任
总统府秘书长：胡汉民
代表会对国务员名单亦小有修改，原来孙大总统是提名宋教仁长内政，章炳麟长教育，未获通过。
中华民国临时政府组成，名单公布，各部总长中仅陆军、外交、教育三部是同盟会会员，其余各部总长都是立宪派人士中同情革命者。不过次长几乎全是同志。政府虽告成立，实业部总长张謇、交通部总长汤寿潜均住上海，内务部总长程德全则卧病租界，财政部总长陈锦涛则在上海洽商借款，司法部总长伍廷芳更因在上海主持和议，不克返宁，所以这时的南京政府，实际负责的总长也只是三位革命党人，就是陆军部总长黄兴、外交部总长王宠惠、教育部总长蔡元培。其余五部部务均由次长代理。
临时政府经参议院通过后，孙大总统于1月5日举行各部委任礼，各部成立的日期则有参差。特表列如下：
机关名称成立日期地点
陆军部一月九日督练公所
海军部一月十七日水师学堂
外交部一月十一日原设总统府内，三月二日迁鼓楼前狮子桥
司法部一月十二日甲家巷
财政部一月十七日旧藩署
内政部一月十七日江南政务厅
教育部一月十九日交涉署（碑亭巷外务司）
实业部一月二十三日劝业道署
交通部一月二十三日粮道署
法制局一月十五日中协署（今肥侯府）
南京卫戍总督府一月十四日
本来武昌方面和上海方面的革命同志意见就不太协和，事情肇因由于黄兴，黄兴自己已经竭力希望弥补这个裂痕，可是天下事往往是有了裂痕，只会扩大，很难弥缝。南京组府时，推举黎元洪为副总统，也是黄兴的建议，其目的即在调和武汉，不过武昌首义的志士甚多，仅让黎元洪一个人做副总统，在武昌方面看来是不公平的。当时黎元洪下面的革命同志中，最重要的有一位孙武，他对策划起义，贡献很大，起义前一天，孙武试验炸弹，不幸爆发被炸受伤，举义后孙武是军务部长，南京临时政府成立前，孙武由武昌到了上海，因为他和黎元洪接近，所以对黄兴很不好，由于和黄不睦，言谈之间，自然对上海方面的革命同志也不好。陈其美对孙武的印象便非常不佳。临时政府筹组时，孙武希望做陆军部次长，可是陆军部总长是黄兴，黄既然不欢喜孙武，自不会拉他作次长。于是孙武便被摈弃，就因此使得武汉和宁沪之间更形貌合神离。
当临时政府的人事尚在磋商时，有一天，于右任去找黄兴，恰巧这天胡汉民、宋教仁都在黄处，黄见到这位西北革命领袖、《民立报》的主持人，便笑着说：“你来得正好，我们正在谈组织政府的人选，你有什么意见？我们大家不妨交换一下。”于表示有一件事必须注意，就是在政府人选中，应该多容纳武昌首义的革命同志。不幸于的意见并未被黄完全采纳。当时孙中山先生甫由国外返国，对于组府人事黄兴意见最被尊重，黄认为已经公举黎为副总统，武昌方面应该满意了，所以各部次长多由海外归国同志出任。至于章炳麟（太炎），原本是提名他为教育部长，未被各省代表会同意，遂告落空。章是个学问家，但个性很怪，他参加革命一心想做一个国师，想象戏台上的诸葛亮或是刘伯温，不料南京临时政府组成后竟没有他的份，遂使他也站到武昌方面。由于武昌不满南京组府的人事，而浙江的陶成章也与武昌接近，因此浙江一部分革命同志亦倾向武昌，使宁汉之间的裂痕更加扩大。
同盟会在革命时期一直是个秘密组织，南京临时政府成立，才决定改为公开组织，以“巩固中华民国，实行民生主义”为宗旨，举孙中山先生为总理，黄兴、黎元孙为协理，宋教仁、胡汉民、马君武、刘揆一、平刚、张继、李肇甫、汪兆铭、居正、田桐为干事。实际责任由宋教仁负责。
辛亥革命前，革命志士的观念多是“排满”的狭义民族主义，所以革命成功后，部分革命党员以为目的已达，过去结合的因素消失，加上组府的人事问题，革命的其他意见，因此分化的作用便随之发生。章炳麟的光复会本是同盟会的一个支系，辛亥光复后，同盟会主急进，章派主缓进。南京政府成立后，章即脱离同盟会，民国元年1月3日先组织中华民国联合会。后来张謇一派的预备立宪公会因同以江浙人士为中心之故，遂与章之中华民国联合会合并，组成统一党，以注意民生采用社会政策、发展国民经济等十一项为政纲，由章炳麟、程德全、张謇、熊希龄为理事，汤寿潜、唐绍仪、汤化龙等为参事。另一方面孙武因不满黄兴，乃约湖北临时参议员刘成禺、张伯烈等组织民社，以拥黎为号召，主张“进步主义，以谋国利民”为宗旨，发起人有黎元洪、蓝天蔚、谭延闿、王正廷、王鸿猷、孙武、张振武、吴敬恒、刘成禺、宁调元、张伯烈、汪彭年等。这个民社可说是以湖北人为中心。
章炳麟有学问，古怪，是个大胆敢说的人，孙大总统对他很优容。在南京组府时，章有一信给孙大总统，请戒饬左右，孙中山先生以章素好诋诃，不以为意。章遂再上一书云：“……武昌倡义，曾不二月。南北肃清，首发难者不敢居功，而况吾侪鼓吹之士？……仆亦尝与人言，孙君今日莅中国而总群黎，非复曩日秘密结社时也，宜屏去幸人，委心耆秀，东西从者三数浮浪之人，一律资遣归国，无令杂处，然后搏精一志，劳来四民，南方虽弱，足勉自成就，尝传达其言于汪兆铭……箴规不听，不得不着之报章……仆虽浅拙，亦尝涉历世变，死生之分，一系于执事耳。”孙大总统对这位狂妄的国学大师不以为忤，还聘为总统府的枢密顾问，其聘函典雅可诵，有谓：“执事目空五蕴，心殚九流，撷百家之精英，为并世之仪表，敢奉国民景仰之诚，屈为枢密顾问。庶几顽懦闻风，英彦景附，昭大业于无穷，垂型范于九有。伫盼高风，无任响往，急惠轩车，以慰饥渴。”从这封聘函可以看出孙大总统的豁达大度，实在是一位伟大的开国领袖。
中华民国的临时参议院是在国民元年1月28日上午8时正式成立，议员到会的有17省38名议员。孙大总统致祝词，然后黄兴、蔡元培、居正、马君武相继演说。最后推选林森为议长，王正廷为副议长。
南京临时政府时期，孙中山先生和17省代表所组成的参议院之间，始终存在着相当的距离。
古老的中国，根本就没有国旗，及至西方列强侵入中国后，清朝才制定国旗，当时决定以“黄龙旗”作为大清帝国的国旗。龙是个抽象的东西，封建时代它代表皇帝，而黄色则是清朝的代表色，“朕即国家”，所以黄龙为清国旗是很合理的。可是龙只在中国有象征意义，对西方各国则毫无意义，外国人根本不知道这是个什么动物？加上早期的黄龙旗是三角形，三角形的国旗在世界国旗史中还没有，三角形旗上的动物又是大家从来未见过的动物，洋人不知龙为何物，只好叫它是一个“有爪之蛇”！
武昌起义时，革命军所用的旗帜是代表十八行省的“铁血十八星旗”；后来又改为代表汉（红色）、满（黄色）、蒙（蓝色）、回（白色）、藏（黑色）的五色旗代表五个民族。南京临时政府成立时，临时参议院议决，以五色旗为中华民国的正式国旗。孙大总统却坚决主张以青天白日旗为国旗，他提请参议院复议的咨文中曾列举如下的理由：
“贵院议决以五色旗为国旗，本总统认为未可遽付颁行。清国旧制，海军以五色为一二品大官之旗，今黜满清之国旗而用其官旗，未免失礼。五色旗用意为五大民族，然其分配代色，取义不确，如以黄代满之类。且既云五族平等，而上下排列仍有阶级。……天日之旗为汉族共和党（注：即同盟会的前身兴中会）人用之于南方起义者十余年，乙未年陈皓东身殉此旗。……青天白日取象宏美：中国为远东大国，日出东方，为恒星之最大者，且青天白日示光明正照，自由平等之义……”
临时参议院认为青天白日旗仅是同盟会一个党派所制定，不能代表全国，而五色旗已经为武昌革命军所采用，就具有极大的历史意义，因此该院仍然决定以五色旗为国旗，而将青天白日旗改为海军军旗，并将武昌革命军初期所用的十八星旗规定为陆军军旗。
兴中会早期曾用过红、蓝、白三色旗，红色象征“流血以求自由”，蓝色代表“公正平等的天空”，白色说明“人心皎洁而互爱”。三项意义表示“自由、平等、博爱”。这个三色旗不久即为青天白日旗所取代。
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