Lin Sen revient ensuite en Chine et, durant la révolution de 1911, organise le soulèvement dans le Jiangxi. Il est ensuite élu président du Sénat. En 1913, la répression organisée par Yuan Shikai contre le Kuomintang le contraint, lui ainsi que Sun Yat-sen, à la fuite. Lin Sen retourne aux États-Unis, où il lève des fonds pour le Kuomintang. En 1917, il rejoint le gouvernement de Sun Yat-sen à Guangzhou et est gouverneur du Fujian.