被任命为福建提督。同年，武昌起义爆发。孙道仁原同革命派有联系，再加上情势所迫，乃于11月5日加入中国同盟会。孙道仁率福建新军于11月8日起义，打倒了闽浙总督。同月，福建临时政府成立，孙道仁被推举为福建都督。1912年（民国元年），袁世凯正式任命其担任福建都督，并授陆军中将位。1913年（民国2年）7月二次革命爆发，在革命派的许崇智的压力下，孙道仁于7月19日发表福建省独立宣言。但由于这并非孙道仁的本意，故对革命派的支援并不积极。结果，8月9日取消独立，福建都督之位被废止。北洋军的李厚基作为福建护军使