孫中山先生抵滬後下榻愛儷園。初七日召集最高幹部會議，出席的有：黃興、胡漢民、汪兆銘、陳其美、宋教仁、張靜江，居正、馬君武等，會商組織臨時政府方案，壹致公舉孫中山先生為中華民國臨時大總統 。
宋教仁主張實行責任內閣制，孫先生認為責任內閣不是中國鼎革時所宜實行的制度，但宋堅持，孫中山先生終於勉強同意，並命宋和張繼等磋商內閣總理人選。張繼主張推宋教仁，宋堅決不肯接受，並提議推黃興。黃初不肯接受，宋乃請居正、田桐、呂天民等再敦勸黃興，黃最後才應允。但此擬案，必須交由南京的各省代表通過，因各省代表原已通過中華民國臨時政府是總統制，而現在卻要改為內閣總理制。
辛亥年十壹月初八日黃興、宋教仁專車赴南京，駐丁家花園，晚赴咨議局出席各省代表大會，討論修改臨時政府組織法。可是各省代表多不贊成內閣制，因此表決時還是通過總統制。 初十日17省革命代表開正式選舉會，出席的17省代表名單為：
奉天代表吳景濂，直隸代表谷鐘秀，河南代表李搫，山東代表謝鴻燾，山西代表景耀月、李素、劉懋賞，陜西代表張蔚森、馬步雲，江蘇代表袁希洛、陳陶怡，安徽代表許冠堯、王竹懷、趙斌，江西代表林子超、趙士北、王有蘭、愈應麓、湯漪，浙江代表湯爾和、黃群、陳時夏、陳毅、屈映光，福建代表潘祖彜，廣東代表王寵惠、惠憲甫，廣西代表馬君武、章勤士，湖南代表譚人鳳、鄒代蕃、廖名搢，湖北代表馬伯援、王正廷、楊士傑、胡瑛、居正，四川代表蕭湘、周代本，雲南代表呂誌伊、張壹鵬、段宇清。由浙江代表湯爾和為議長，廣東代表王寵惠為副議長，江蘇代表袁希洛為書記
。首由議長湯爾和宣布開會，並報告我國數千年專制政體已告結束，***和政體已經實現，大家熱烈鼓掌。隨後即進行選舉，每省為壹票，***17票，開票結果，孫中山先生以16票當選，另壹票為黃興。議長遂隆重宣布孫中山先生當選為中華民國首任臨時大總統。大會同時通過，推舉湯爾和、王寵惠至上海恭迎孫中山先生至南京就職。十二日開會，黃興臨時提議以中華民國為紀元，改用陽歷，大會亦壹致通過。散會後黃興乃發兩則電報，壹致陳其美：“陳都督鑒：今日參議會決議改用陽歷，並以中華民國紀元。明日為中華民國元年正月壹日，請公布。”壹致《民立報》於右任：“《民立報》於君右任鑒：今日由參議會決議，以明日為中華民國元年正月壹日，孫大總統來寧發表臨時政府之組織。”
同時發出通電：“本日在寧開臨時大總統選舉會，到會者十七省。孫中山先生當選為臨時大總統，特此通告。”孫中山先生當選為臨時大總統後，有電給武昌的黎元洪：“武昌舉義，四海雲從，列國輿論，歌誦民軍，無微不至，而尤欽佩公之艱苦卓絕。文於中國革命，雖奔走有年，而此次實行，並無寸力，謬蒙各省代表舉為總統，且感且愧，惟有勉為其難，以副諸公之盛意。武漢為全國之樞紐，公之責任維艱，伏維珍重。”黎亦有復電給孫中山先生：“頃接各省代表會蒸電稱：臨時大總統之任，先生當選，曷勝欣賀！先生識高千古，慮周全球，挽末世之頹風，復唐虞之盛治，使海內重睹漢官威儀，不獨四萬萬同胞之福，即東西各國亦莫不景仰高風，為中華民國慶！專此電賀。中華民國萬歲！中華民國大總統萬歲！”
接著各省代表團也聯名致電黎元洪：“各省代表會於元月二日決議，選舉臨時副總統，即於三日上午十時開選舉臨時副總統大會。我公當選。除通告全國外，並由本會特派員賫各省代表簽名書敬呈鈞鑒！兼表歡迎。”南京臨時政府也致電黎元洪：“今日參議院選舉副總統，經全數投票，舉我公充任，***慶得人，謹為中華民國前途賀。”
辛亥年十壹月十三日於是成為中華民國元年1月1日。孫中山先生就在這天率領湯、王兩代表和美籍顧問荷馬李於下午5時專車抵達南京，下榻於寶華盦。提起這個寶華盦倒是壹個有名的地方，它是清兩江總督招待外賓的賓館，後來變成了西箭道參謀本部。
孫中山先生抵京後，有人問孫先生說：“您這次回國，帶來了多少餉？多少槍炮？”孫先生笑著回答說：“我空著兩手回來，可是我帶回來國人最需要的東西，就是革命精神。”
民國元年元旦（以下本文全改用陽歷）晚10時，孫中山先生就任臨時大總統，宣告中華民國成立。臨時大總統誓詞曰：
“傾覆滿洲專制政府，鞏固中華民國，圖謀民生幸福。此國民之公意，文實遵之，以忠於國。為眾服務。至專制政府既倒，國內無變亂，民國卓立於世界，為列邦公認，斯時文當解臨時大總統之職，謹以此誓於國民。” 臨時大總統提出內閣名單，仿照美國政府制，不設總理，分作九部，由總統提出各部總長、次長名單如：
陸軍部總長兼參謀總長：黃興，次長：蔣作賓
海軍部總長：黃鐘瑛，次長：湯薌銘
司法部總長：伍廷芳，次長：呂誌伊
財政部總長：陳錦濤，次長：王鴻猷
外交部總長：王寵惠，次長：魏宸組
內務部總長：程德全，次長：居正
教育部總長：蔡元培，次長：景耀月
實業部總長：張謇，次長：馬君武
交通部總長：湯壽潛，次長：於右任
總統府秘書長：胡漢民
代表會對國務員名單亦小有修改，原來孫大總統是提名宋教仁長內政，章炳麟長教育，未獲通過。
中華民國臨時政府組成，名單公布，各部總長中僅陸軍、外交、教育三部是同盟會會員，其余各部總長都是立憲派人士中同情革命者。不過次長幾乎全是同誌。政府雖告成立，實業部總長張謇、交通部總長湯壽潛均住上海，內務部總長程德全則臥病租界，財政部總長陳錦濤則在上海洽商借款，司法部總長伍廷芳更因在上海主持和議，不克返寧，所以這時的南京政府，實際負責的總長也只是三位革命黨人，就是陸軍部總長黃興、外交部總長王寵惠、教育部總長蔡元培。其余五部部務均由次長代理。 臨時政府經參議院通過後，孫大總統於1月5日舉行各部委任禮，各部成立的日期則有參差。特表列如下：
機關名稱成立日期地點
陸軍部壹月九日督練公所
海軍部壹月十七日水師學堂
外交部壹月十壹日原設總統府內，三月
二日遷鼓樓前獅子橋
司法部壹月十二日甲家巷
財政部壹月十七日舊藩署
內政部壹月十七日江南政務廳
教育部壹月十九日交涉署（碑亭巷外務司）
實業部壹月二十三日勸業道署
交通部壹月二十三日糧道署
法制局壹月十五日中協署（今肥侯府）
南京衛戍總督府壹月十四日
本來武昌方面和上海方面的革命同誌意見就不太協和，事情肇因由於黃興，黃興自己已經竭力希望彌補這個裂痕，可是天下事往往是有了裂痕，只會擴大，很難彌縫。南京組府時，推舉黎元洪為副總統，也是黃興的建議，其目的即在調和武漢，不過武昌首義的誌士甚多，僅讓黎元洪壹個人做副總統，在武昌方面看來是不公平的。當時黎元洪下面的革命同誌中，最重要的有壹位孫武，他對策劃起義，貢獻很大，起義前壹天，孫武試驗炸彈，不幸爆發被炸受傷，舉義後孫武是軍務部長，南京臨時政府成立前，孫武由武昌到了上海，因為他和黎元洪接近，所以對黃興很不好，由於和黃不睦，言談之間，自然對上海方面的革命同誌也不好。陳其美對孫武的印象便非常不佳。臨時政府籌組時，孫武希望做陸軍部次長，可是陸軍部總長是黃興，黃既然不歡喜孫武，自不會拉他作次長。於是孫武便被擯棄，就因此使得武漢和寧滬之間更形貌合神離。
臨時參議院 中華民國的臨時參議院是在國民元年1月28日上午8時正式成立，議員到會的有17省38名議員。孫大總統致祝詞，然後黃興、蔡元培、居正、馬君武相繼演說。最後推選林森為議長，王正廷為副議長。
南京臨時政府時期，孫中山先生和17省代表所組成的參議院之間，始終存在著相當的距離。 古老的中國，根本就沒有國旗，及至西方列強侵入中國後，清朝才制定國旗，當時決定以“黃龍旗”作為大清帝國的國旗。龍是個抽象的東西，封建時代它代表皇帝，而黃色則是清朝的代表色，“朕即國家”，所以黃龍為清國旗是很合理的。可是龍只在中國有象征意義，對西方各國則毫無意義，外國人根本不知道這是個什麽動物？加上早期的黃龍旗是三角形，三角形的國旗在世界國旗史中還沒有，三角形旗上的動物又是大家從來未見過的動物，洋人不知龍為何物，只好叫它是壹個“有爪之蛇”！
武昌起義時，革命軍所用的旗幟是代表十八行省的“鐵血十八星旗”；後來又改為代表漢（紅色）、滿（黃色）、蒙（藍色）、回（白色）、藏（黑色）的五色旗代表五個民族。南京臨時政府成立時，臨時參議院議決，以五色旗為中華民國的正式國旗。孫大總統卻堅決主張以青天白日旗為國旗，他提請參議院復議的咨文中曾列舉如下的理由：
“貴院議決以五色旗為國旗，本總統認為未可遽付頒行。清國舊制，海軍以五色為壹二品大官之旗，今黜滿清之國旗而用其官旗，未免失禮。五色旗用意為五大民族，然其分配代色，取義不確，如以黃代滿之類。且既雲五族平等，而上下排列仍有階級。……天日之旗為漢族***和黨（註：即同盟會的前身興中會）人用之於南方起義者十余年，乙未年陳皓東身殉此旗。……青天白日取象宏美：中國為遠東大國，日出東方，為恒星之最大者，且青天白日示光明正照，自由平等之義……”
臨時參議院認為青天白日旗僅是同盟會壹個黨派所制定，不能代表全國，而五色旗已經為武昌革命軍所采用，就具有極大的歷史意義，因此該院仍然決定以五色旗為國旗，而將青天白日旗改為海軍軍旗，並將武昌革命軍初期所用的十八星旗規定為陸軍軍旗。
興中會早期曾用過紅、藍、白三色旗，紅色象征“流血以求自由”，藍色代表“公正平等的天空”，白色說明“人心皎潔而互愛”。三項意義表示“自由、平等、博愛”。這個三色旗不久即為青天白日旗所取代。