12月2日，江浙联军攻克南京，代表会议决定以南京为中央临时政府所在地，各省代表随即自武汉齐集南京。南京光复次日，革命军公推苏州都督程德全为江苏都督，12月4日各省代表于汉口英租界开会，限各代表于七日内齐集南京，如到有十省以上代表，即召开临时大总统选举会，选举总统，组织临时政府。各团体均看好孙中山，当时舆论对推举他为总统一事颇形热烈。美洲全体同盟会致电各省代表谓“孙先生德、才、望，中外相孚，请举为总统，内慰舆望，外镇强邻”，最具代表性。包括进步党的前身共和建设会，由汤化龙、林长民等人致电十四省代表：“组织临时政府，请举孙中山先生为总统，以救国民，兆众一致，全体欢迎。”
12月28日举行总统选举预备会，决定第二天正式选举时，采用无记名投票办法。
在1912年元旦到来的前三天，各省代表在南京举行预备会，投票选举临时大总统候选人。12月29日，采无记名投票法选举。共有十七省代表投票。
议长汤尔和任选举会主席，刘之浩任监选员。候选人为孙中山、黄兴、黎元洪。到会十七省代表，每省一票。开票结果，孙中山得十六票，黄兴得一票。十七省代表会议以十六票的绝对多数选举孙中山为中华民国临时大总统。结果公布后，音乐大作，在场代表和列席之军界学界人士起立欢呼。即推正、副议长汤尔和、王宠惠赴上海迎迓孙中山先生。
1912年元旦，孙中山先生从上海赴南京就任中华民国临时大总统，车站附近等候瞻仰先生风采者，多到不可胜数，以至道途为之壅塞。沿途镇江、苏州、常州都有上万人欢迎，到了南京，自动来欢迎的民众多达五万以上。
晚上八点钟在南京制台衙门，孙中山先生和胡汉民一起走进来，两人都穿着大礼服，戴大礼帽。胡汉民手拿文告，站在中山先生身边。中山先生宣誓就职后用广东话演讲，有些人还听不懂。发布《中华民国临时大总统就职宣言》《告全国同胞书》等文件，正式宣告中华民国的诞生。仪式很快就结束了，一些年轻人觉得仪式不免草率，第二天才明白原来是赶在这天改元，用新历。3日，选举黎元洪为副总统，确定临时政府组成人员，中华民国临时政府成立。此后正式组织临时政府，任命各部总长，选举临时副总统。南京成为革命政治中心，许许多多的人都到南京来。孙中山先生电各省派参议员组织参议院。同时任命：黄兴为陆军总长，蒋作宾为次长；黄钟瑛为海军总长，汤芗铭为次长；伍廷芳为司法总长，吕志伊为次长；陈锦涛为财政总长，王鸿猷为次长；王宠惠为外交总长，魏宸组为次长；程德全为内务总长，居正为次长；蔡元培为教育总长，景耀月为次长；张謇为实业总长，马君武为次长；汤寿潜为交通总长，于右任为次长；并任命胡汉民为总统府秘书长，宋教仁为法制局长，汤化龙为副局长。各总长经各省代表会同意，初拟以宋教仁长内务，章炳麟长教育，为部分代表所反对。
到了2月12日，清帝溥仪奉隆裕太后懿旨，下诏辞位。清廷颁布宣统帝《退位诏》，此诏出自张謇手笔。
