孙中山派人到国内外各地发展组织、宣传革命。1905至1906年,赴东南亚各地向华侨宣传和募集革命经费,在一些地方创立同盟会的支部。他广泛传播资产阶级民主共和思想,使更多的人投身于反清革命。孙中山领导的对改良派的批判,为辛亥革命的爆发作了有力的思想准备。从1906至1911年,同盟会在华南各地组织多次武装起义,孙中山为起义制定战略方针,并在海外奔走,为起义筹募经费。1907年(光绪三十三年)12月,镇南关起义时,孙中山还亲临前线参加战斗。各次起义都因缺乏群众基础、组织不够严密而失败,但革命党人前仆后继,英勇战斗,给清政府以沉重打击,给全国人民以极大的鼓舞。1911年(宣统三年)4月27日,广州黄花岗起义,在全国引起了巨大震动。1911年(宣统三年)10月10日,武昌起义爆发,各省纷纷响应。孙中山在美国得知消息后,12月下旬回国,即被17省代表以每省1票的方式16票赞成1票反对的结果选举为中华民国临时大总统。1912年(民国元年)1月1日,孙中山在南京宣布就职,组成中华民国临时政府。2月12日,宣统帝(溥仪)宣布退位,267年的清朝统治和2000多年的君主专制制度被推翻,建立了共和国。孙中山制定和公布一系列改革和进步的法令,3月11日,颁布带有资产阶级共和国宪法性质的《中华民国临时约法》。由于受到帝国主义、和国内封建主义的强大压力与革命党本身的涣散无力,孙中山被迫在清帝退位后,于1912年2月13日辞去临时大总统职务,让位于袁世凯,4月1日正式解职。此后一年多,孙中山积极宣传民生主义,号召实行平均地权,提倡兴办实业;还亲自担任了全国铁路督办,力图筹借外资修筑铁路干线。但因政权落在袁世凯手中,其10万英里的铁路规划也远非当时国力所能负荷,孙中山的设想并未成为现实。1912年8月,同盟会改组成国民党,孙中山被推举为理事长。1913年(民国二年)3月,国民党代理理事长宋教仁被武士英暗杀,孙中山认为是袁世凯所为,主张武力讨袁。7月发动二次革命,失败后再度流亡日本。1914年(民国三年)6月,孙中山在东京组织中华革命党,希望恢复和发扬同盟会的精神。袁世凯复辟帝制失败,孙中山于1915年(民国四年)5月初回到国内,继续为捍卫共和制度而斗争。旋又返日,10月25日在东京与宋庆龄结婚。1917年(民国六年)7月,因段祺瑞为首领的北洋军阀解散国会和废弃《临时约法》,孙中山联合西南军阀,在广州建立军政府,被推举为大元帅,进行护法战争。但孙中山在军政府内备受军阀、政客的排挤,不得不于1918年(民国七年)5月,辞去大元帅职务。第一次护法战争的失败使孙中山认识到南北军阀都是一丘之貉。从1918至1920年,孙中山完成过去已着手撰写的《建国方略》,对以往的革命经验进行总结,提出了改造和建设中国的宏伟计划。1917年(民国六年),俄国十月革命胜利,孙中山于次年夏致电列宁和苏维埃政府祝贺俄国革命的伟大胜利。1919年(民国八年)的五四运动,给予孙中山以很大的鼓舞,他高度评价和支持学生运动。1919年8月,孙中山委派胡汉民、朱执信、廖仲恺等人在上海创办《建设》杂志,大力宣传民主革命理论。10月,宣布中华革命党改组为中国国民党。1920年(民国九年)8月,孙中山指示驻闽、粤军回师广东,驱逐了桂系军阀。11月,孙中山回到广州,重举护法旗帜。孙中山从1920年(民国九年)开始与苏俄人士接触。1921年(民国十年)5月,在广州就任非常国会推举的非常大总统,接着出师广西,消灭了桂系军阀陆荣廷的势力,准备以两广为根据地北伐。12月,孙中山在桂林会见共产国际代表马林,讨论建立革命党和革命武装问题。1922年(民国十一年)4月,又在广州与苏俄的全权代表会见,从幻想向帝国主义寻求援助转而希望联俄。6月,因政见不合与陈炯明决裂,孙中山被迫离开广州再赴上海。此后,孙中山接受了中国共产党和苏俄的帮助,提出联俄、联共、扶助农工的三大政策。1923年(民国十二年)1月,孙中山与苏联代表越飞发表《孙文越飞宣言》,奠定了联俄政策的基础,随即派廖仲恺赴日与越飞谈判。同时,表示服从孙中山的滇、桂军队将陈炯明逐出广州。2月,孙中山从上海回到广州重建陆海军大本营,以大元帅名义统率各军,综理政务。与此同时,逐步加紧改组中国国民党的准备工作。8月,派出以蒋介石为首的孙逸仙博士代表团到苏联考察政治、党务和军事。10月,聘请苏联派来的鲍罗廷为顾问,接着,委任廖仲恺、谭平山等组成新的中国国民党临时中央执行委员会,负责筹备国民党的改组工作。1924年(民国十三年)1月,在广州召开了中国国民党第一次全国代表大会,通过党纲、党章,重新解释了三民主义,同时创办黄埔军官学校,训练革命武装干部。陈炯明的叛变使孙中山陷于极为困难的境地,他决心接受共产国际和中国共产党的帮助,欢迎李大钊等共产党员以个人身份加入中国国民党。5月,孙中山在广州黄埔长州岛创立陆军军官学校,为建立革命军队打下基础。孙中山早期曾努力争取日、英、法、美等国援助中国的革命和建设,但均无所获。他在斗争中认识到,要争取中国独立富强就必须努力推翻帝国主义。晚年,他同帝国主义进行了坚决的斗争。1924年(民国十三年)10月,奉系军阀的张作霖和直系将领冯玉祥联合推翻曹锟为总统的直系军阀政权。冯玉祥、段祺瑞、张作霖先后电邀孙中山北上共商国是。孙中山接受邀请,并提出废除不平等条约、召开国民会议作为解决时局的办法。11月,离广州北上,先抵上海,再绕道日本赴天津。12月底,扶病到达北京。1925年(民国十四年)3月12日,因患肝癌在北京逝世。逝世前夕签署的遗嘱,包括《国事遗嘱》、《家事遗嘱》和《致苏俄遗书》三个文件。在国事遗嘱中,他总结了40年的革命经验,得出结论说:“必须唤起民众,及联合世界上以平等待我之民族,共同奋斗。”发出了“革命尚未成功,同志仍须努力”的号召。遗嘱指出,要按他“所著《建国方略》、《建国大纲》、《三民主义》及《第一次全国代表大会宣言》,继续努力,以求贯彻”。在家事遗嘱中,说明将遗下的书籍、衣物、住宅等留给宋庆龄作为纪念,要求子女们继承他的革命遗志。在致苏俄遗书中,阐明他实行三大革命政策,坚持反帝爱国事业的坚定信念,表示“希望不久即将破晓,斯时苏联以良友及盟国而欣迎强盛独立之中国,两国在争世界被压迫民族自由之大战中,携手并进,以取得胜利”。