同盟会成立后，革命派在和改良派进行论战的同时，在国内发动了一系列的武装起义。
萍浏醴起义。萍浏醴起义是1906年12月日同盟会影响下的江西萍乡、湖南浏阳、醴陵地区会党和矿工发动的反清武装起义，是同盟会成立后第一次大规模的武装起义。江西、湖南交界的萍浏醴地区，是哥老会在长江中游的一支——洪江会会众的活跃之处。190年，华兴会长沙起义失败后，洪江会首领马福益次年被清政府杀害，会党群众亦遭到反动势力的迫害。这些大大加深了会党对清朝统治的愤恨。反动派的屠杀政策，进一步激怒了人民群众。萍乡的矿工，浏阳、醴陵的会党纷纷要求提前举义，给清政府以迎头痛击。这年夏天长江中游洪水泛滥，萍浏醴地区灾情严重，贪官豪绅趁机哄抬粮价，激起民愤。7月，会党、矿工们决定发动起义，一场大规模的工农武装起义如箭在弦，势在必发。12月起义开始。但是，起义军缺乏统一领导，仓卒发难，准备不足。清政府从湘、鄂、赣、苏等省调集军队五万多，四面围剿。起义军同清军英勇奋战二十余日，终因寡不敌众而失败。起义虽然失败，却扩大了同盟会在群众中的政治影响，劳动群众的反清怒火，则增强了同盟会进行武装斗争的信念。
1907年，光复会在浙江和安徽发动起义。同盟会成立以后，光复会的徐锡麟等人，因政见分歧，未加入同盟会，继续以光复会的名义展开革命活动。徐锡麟以浙江绍兴大通学堂为据点，联络会党，演习兵操，积蓄革命力量。190年，秋瑾在上海加入光复会，次年在日本加入同盟会，被推为浙江分会负责人。她联络附近各地会党领袖，发展革命力量，决定在浙江、安徽同时发动起义。1907年7月6日，徐锡麟持枪刺杀巡抚恩铭，随即率领学生攻占军械所。起义失败后徐锡麟等人被捕牺牲，大通学堂受到牵连。7月1日，清军包围学堂，秋瑾等人被捕。次日凌晨，秋瑾被杀害于绍兴轩亭口，年仅三十一岁。
黄花岗起义。1910年11月13日，孙中山从美洲到达马来半岛的槟榔屿，召集黄兴、赵声、胡汉民、孙眉等人举行会议，会议统一了思想，决定募集巨款，集中全党精英在广州举行一次更大规模的起义。会议结束后，孙中山去海外筹款和购买军械，黄兴、赵声等人返回香港，组织统筹部作为起义的领导机关，由黄兴、赵声分别担任正、副部长，并派人联络长江中、下游各省，策动响应。许多革命党人潜入广州，设立秘密机关数十处。月27日起义爆发。黄兴率领数百人，直扑两广总督府，总督张鸣岐逃走。喻培伦胸前挂着满满一筐炸弹，奋勇地投向敌军，敌人无不丧胆。在激战中，黄兴右手被打断两指，朱执信胸、腿受伤，仍坚持战斗。经过浴血奋战，终以实力悬殊而失败。黄兴、朱执信等化装脱险。战斗中英勇牺牲的有方声洞等五十七人，被捕后慷慨就义的有喻培伦、林觉民等二十九人，共八十六人。事后，收敛遗骸七十二具，葬在广州城郊的黄花岗，史称“黄花岗七十二烈士”。这次起义，也称黄花岗起义。黄花岗起义虽然失败，但它震动全国，给清政府以沉重打击。
孙中山回忆说：“是役也，碧血横飞，浩气四塞，草木为之含悲，风云因而变色，全国久蛰之人心，乃大兴奋，怨愤所积，如怒涛排壑，不可遏抑，不半载而武昌之大革命以成，则斯役之价值，直可惊天地、泣鬼神，与武昌革命之役并寿。”
《孙中山全集》第6卷，1985年，第50页。“是役也，集各省革命党之精英，与彼虏为最后之一搏。事虽不成，而黄花岗七十二烈士轰轰烈烈之慨，已震动全球，而国内革命之时势，实以之造成矣。”
孙中山《建国方略》，《孙中山选集》，第207页。
武昌起义。1911年5月，清政府宣布了“铁路干线国有”的政策，名义上由清政府借外债修建，实际上是将路权出卖给帝国主义。这引起了各阶层人民的强烈反抗，爆发了声势浩大的保路风潮，其中以四川最为激烈。在同盟会会员的参与下，保路运动很快发展成为武装暴动。随着革命形势在全国范围内逐渐成熟，湖北新军中的两个革命团体共进会和文学社决定联合行动，在武昌举行武装起义。推文学社负责人蒋翊武为湖北革命军总司令，共进会负责人孙武为参谋长，讨论和制定了起义计划，决定中秋节起事，并立即着手草拟文告，绘制旗帜，制造弹药，购买枪械，印刷钞票等，同时派人去上海迎同盟会联系人黄兴、宋教仁等前来主持大计。
武昌起义因准备不及延期。10月9日，孙武赶制炸弹不慎爆炸在汉口俄租界，俄巡警将旗帜、文告、印信、名册搜去，计划泄露。湖广总督瑞徵征下令捉拿党人，蒋翊武决定当晚举事，但因信号炮未响，计划未能实现，而起义总部却在当晚遭破坏。许多起义领袖被捕，蒋翊武逃脱。瑞徵征宣布全城戒严，封锁新军军营，收缴士兵子弹，按名册搜捕革命者，形势异常紧张。在指挥机关遭破坏的危急关头，革命党人自行联系，毅然发动了武装起义。10月10日晚7时，新军工程第八营在革命党人熊秉坤的带动下率先起义，打响了武昌起义的第一枪。11日晨，起义军控制了武昌。10月11日和12日，汉阳、汉口新军起义，整个武汉三镇均落入革命党人手中。武昌起义的胜利是全国人民不屈不挠反清斗争的结果，也是以孙中山为代表的资产阶级革命派长期进行武装斗争的结果。起义胜利后，革命党人面临的迫切任务，就是立即建立革命军政府，扩大革命成果，把革命推向前进。11日上午，起义的革命士兵、群众聚集在湖北谘议局，准备推举都督，建立革命军政府。由于当时起义队伍没有坚强的领导核心，孙中山远在海外，黄兴和同盟会其他重要领导人分别在香港、上海等地。直接组织这次起义的文学社、共进会的领导人，在起义前有的受伤，有的牺牲，有的被迫逃离武汉。在这种情况下，资产阶级立宪派利用革命党人缺乏政治经验，乘机提议由原清朝高级军官、二十一混成协旅的协统黎元洪担任湖北军政府的都督，企图通过他来夺取权力，稳定已被打乱的社会旧秩序。于是，一大批投机官僚、政客和立宪派人物也跟着钻进了革命军政府，以湖北军政府名义，宣布改国号为中华民国，主权属于人民，废除清朝皇帝年号，并发布了一系列政令文告，因而受到人民群众支持。
武昌起义的枪声引起巨大的反响，长期蕴藏在亿万人民心中的革命高潮像火山一样爆发出来，把革命斗争迅速推向新的高潮。随后各省革命党人纷起响应，各地人民群众掀起了自发的反封建斗争，形成了全国规模的革命运动。资产阶级革命派在领导推进这次革命中，曾经做了许多艰苦的工作，发挥了重要作用，促进了革命形势在全国的胜利发展。但是，当革命洪流滚滚向前，需要革命派进一步加强领导并把革命引向深入时，革命派却没有一个团结统一的、强有力的领导核心和健全的组织机构，缺乏一个彻底反帝反封建的斗争纲领和把革命推向前进的统一的革命步骤。面临着如此迅速和广泛的高潮，资产阶级革命派的软弱性、妥协性进一步暴露出来，他们害怕帝国主义干涉，一再声称“赔偿外债照旧”，维护列强在华特权；又恐惧农民群众把反封建斗争深入开展下去，一再要求有“秩序的革命”，压制工农群众。他们希望推翻清政府，建立共和制度，尽量缩短革命的历程，以为如此可以换取帝国主义严守“中立”和旧官僚、立宪派的支持，结果却给了反革命势力以可乘之机。
武昌起义在全国范围内产生了巨大的影响，推动着革命运动迅猛发展。从武昌起义到11月9日，短短一个月内，全国已有湖北、湖南、陕西、江西、山西、云南、浙江、江苏、贵州、安徽、广西、福建、广东等十三省和最大城市上海以及其他省许多州县宣布起义。此外，一些地区的农民和许多少数民族地区也掀起了反对封建专制，拥护共和制度的革命运动，在革命洪流冲击下，反动的清王朝土崩瓦解了。
革命的根本问题是政权问题，建立一个统一的共和政府，不仅是这次革命的目标，而且是当时起义各省共同对清王朝进行斗争的迫切要求，中央政权如何建立、由什么人掌握，这是资产阶级革命派和卷入革命营垒中的立宪派、旧官僚政客等各派政治力量最为关注的问题。此外，由于各派政治力量重新组合而出现的湖北、江浙等地方集团，也都在力争对临时中央政府的控制权，这就使得临时中央政府的斗争更加尖锐复杂。武昌起义和各省纷纷独立的形势，迫切要求建立一个统一的中央领导机构，以克服各自为政的状态。12月日，汉口、上海两地的各省代表齐集南京开会。15日，推选黎元洪为大元帅，黄兴为副元帅。黎元洪尚在武昌，黄兴表示拒不就职，临时政府陷于难产。
当孙中山在海外听到武昌起义爆发的消息后，立即放弃筹款事宜，日夜兼程地赶回国内，全身心地投入到组建新政府的工作中。12月21日，孙中山返抵香港，遂与廖仲恺、胡汉民等人商讨革命大计。他认为，当时中国之大患全在无政府，如能迅速组建全国统一的新政府，则清政府必将迅速垮台，外国列强也无力强行干涉中国的内部事务。基于此种认识，孙中山自觉地担当起组建新政府的大任，于25日抵达当时中国新政治势力的中心上海，开始筹建新政府的艰难工作。
经过一番紧张的工作，孙中山很快确立了组建新政府的基本原则，尤其是他在赢得了黄兴等领袖人物的坚定支持之后，他对新政府的构想更趋于完善与成熟。26日，孙中山在上海的寓所召开同盟会领导人会议，重点研究组建新政府的一些基本原则问题，尤其是总统制与内阁制的取舍问题。按理说，不论是总统制还是内阁制，其实质都是资产阶级政权的一种组织形式，其间并没有多少原则性的差异，但在当时同盟会人事结构特殊的情况下，这两种政权形式的选择却具有不同寻常的意义。孙中山在当时明确主张实行总统制，而宋教仁等人则竭力主张采用内阁制。宋的主张的真实意义在于他确实想当内阁总理，但这样一来则势必将即将成为临时大总统的孙中山的权利削弱，甚至可以架空。因此，对宋的主张，孙中山坚决反对，在黄兴的坚定支持下，孙中山的总统制建议终于在同盟会内部获得了通过。
12月29日上午50名代表在南京举行临时大总统的选举，每省一票，孙中山以16票被推举为中华民国临时大总统。1912年元旦，孙中山在南京宣誓就职，定国号为中华民国，纪年改用阳历，以1912年1月1日为中华民国建元的开始。至此，中华民国正式建立，中国五千年的历史终于掀开了新的一页。
孙中山在《临时大总统宣言书》中明确宣布的建国方针是：“尽扫专制之流毒，确定共和，以达革命之宗旨，完国民之志愿。”《临时大总统宣言书》，《孙中山全集》第2卷，第1~2页。
表示坚决贯彻同盟会的革命纲领，建设一个民主、富强的国家，实现民族、领土、内治、财政统一，“合汉、满、蒙、回诸族为一人”。1月3日，选举黎元洪为临时副总统，并通过了孙中山所提出的国务员名单，宣告中华民国临时政府正式成立。1月28日，中华民国临时参议院成立，推林森为议长。从政府和临时参议院的人员组成看，资产阶级革命派居于领导地位，执掌这个政府大部分实权的是以建立资产阶级共和国为职责的革命党人，他们无可争辩地处于控驭这个政权的优势地位。在临时政府的九名国务员中，虽然立宪派、旧官僚为六名，即实业总长张謇，交通总长汤寿潜，内务总长程德全，司法总长伍廷芳，财政总长陈锦涛和海军总长黄仲英，而同盟会成员仅三名，陆军总长黄兴，外交总长王宠惠，教育总长蔡元培，但按同盟会设计的“部长取名、次长取实”的原则，孙中山直接任命的各部次长、局长和总统府秘书长全是留学欧美和日本的资产阶级知识分子，基本上是同盟会的骨干，且由于程德全在上海养病，汤寿潜远去南洋，张謇拒不就任，各部几乎全由次长代理。在立法机关临时参议院的3名议员中，同盟会员占33名，可见，革命派在南京临时政府中居主导地位、掌握实权。
中华民国的建立，确实是中国五千年辉煌历史上的重大事件，它的意义不仅在于推翻了皇帝的统治，结束了中国的封建专制主义制度，而且在于开辟了未来，为中国的现代化的进一步发展提供了可能的条件。
南京临时政府在1912年3月11日，公布了具有鲜明的革命性和民主性的根本大法——《中华民国临时约法》。这个约法，分七章，共五十六条。规定：“中华民国之主权，属于国民全体”“中华民国人民，一律平等，无种族、阶级、宗教之区别”；人民享有人身、居民、财产、言论、出版等自由，有请愿、选举和被选举等项权利；确定中华民国采取立法、行政和司法三权分立制；实行责任内阁制。责任内阁制规定：大总统任命国务院总理及各部总长均为国务员须得临时参议院同意，国务院总理是责任内阁的首脑，大总统发布命令须经国务员副署才能有效。《中华民国临时约法》是辛亥革命推翻封建君主专制制度，建立资产阶级共和国的积极成果之一。南京临时政府在短短的三个月内，还颁布了不少有利于发展民族资本主义经济、资产阶级民主政治和文化教育的法令。这些法令，处处体现了民族资产阶级的原则和利益，对资产阶级的利益表现了热忱关怀的态度。
这样《中华民国临时约法》以根本大法的形式废除了两千多年来的封建君主专制制度，确立了资产阶级共和国的政治制度。毛泽东说：“民国元年的《中华民国临时约法》，在那个时期是一个比较好的东西；当然，是不完全的、有缺点的，是资产阶级性的，但它带有革命性、民主性。”《毛泽东文集》第6卷，北京：人民出版社，1999年，第325~326页。
但中华民国临时政府也有它的局限性。例如，在中华民国临时政府的《临时大总统宣告各友邦书》中，就企图用承认清政府与列强所订的一切不平等条约和一切外债，来换取列强承认中华民国。南京临时政府也没有提出任何可以满足农民土地要求的政策和措施，反而以保护私有财产为借口，去维护封建土地制度及官僚、地主所占有的土地和财产。
南京临时政府把争取获得帝国主义国家的承认，作为临时政府的首要目标。在《临时大总统宣告各友邦书》中，正式承认清政府同帝国主义各国缔结的一切不平等条约，承认清政府所借的外债、所承诺的赔款以及所让与各个国家和个人的种种特权，等等，幻想借此换取帝国主义的同情和支持。但是南京临时政府毕竟是半殖民地半封建社会制度的对立物，因此它的存在也就为帝国主义和封建主义所不能容忍。又由于临时政府不依靠人民群众并切实地解决他们的根本问题，对内外反动势力妥协退让，因而导致它在帝国主义和国内反动派的猖狂进攻面前软弱无力，陷入孤立无援的境地，以至最后夭折。
在反帝反封建问题上，暴露了资产阶级的弱点，如在对外方面虽强调民族独立，却十分害怕帝国主义列强的武力干涉，试图以承认不平等条约，承认清政府举借的外债和所欠赔款，保护帝国主义在华利益，换取帝国主义对革命政权的承认。同时，南京临时政府的政策法令，对地主阶级的利益没有根本的触动，对扩大农民利益并不关心，对农民的要求没有任何积极的反映，其发布的政令中关于农村的只有一条，而且也未能实行，孙中山提出的“平均地权”的土地纲领，没有也不可能付诸实现。孙中山就任临时大总统之后，对土地问题很少提及，“平均地权”被束之高阁。在临时政府全部施政活动中，没有提出任何可以满足农民土地要求的政策和措施，甚至以保护私有财产为借口维护封建土地制度，这显然是违背民主革命宗旨的。由于南京临时政府不敢领导农民开展反封建斗争，甚至在行动上镇压农民自发的反封建斗争，所以得不到农民的支持，从而使自己陷入孤立无援的地步。
南京临时政府成立后，受到内外两方面的巨大压力，处于十分不稳的地位。它名义上是一个全国性的中央政府，但各省往往各自为政，只能是“电报统一”，并非“实际统一”。同盟会早已处于十分涣散的状态，起不了革命政党的领导作用。
以孙中山为首的南京临时政府，虽然存在着这样那样的缺点，但南京临时政府的成立，敲响了清王朝的丧钟，宣告了两千多年的封建帝制在中国历史上的终结，是中国近代史上具有重大意义的大事。
辛亥革命是资产阶级领导的以反对君主专制制度、建立资产阶级共和国为目的的革命，是一次完全意义上的资产阶级民主革命。正如毛泽东指出的，中国反帝反封建的资产阶级民主革命，正规地说起来，是从孙中山先生开始的。在近代历史上，辛亥革命是中国人民为救亡图存、振兴中华而奋起革命的一个里程碑，它使中国发生了历史性的巨变，具有伟大的历史意义。
辛亥革命推翻了统治中国二百六十多年的清王朝，结束了中国两千多年的封建君主专制制度，建立了中国历史上第一个资产阶级共和政府，推动了历史的前进。辛亥革命使人民获得了一些民主和共和的权利，从此，民主共和的观念深入人心。在以后的历史进程中，无论谁想做皇帝，无论谁想复辟帝制，都在人民的反对下迅速垮台。
辛亥革命推翻了“洋人的朝廷”，帝国主义在中国的代理人——清王朝的统治已不复存在，也就沉重打击了帝国主义的侵略势力。辛亥革命以后，帝国主义不得不一再更换他们的在华代理人，但再也找不到能够控制全局的统治工具，再也无力在中国建立比较稳定的统治秩序，从而为中国人民斗争的发展开辟了道路。
辛亥革命为民族资本主义的发展创造了有利的条件。民国建立以后，国内实业集团纷纷成立，开工厂、设银行成为风气。并设立了实业部，先后颁布了一系列有利于工商业发展的政策和措施，以推动民族资本主义经济的发展，再加上抵制日货，提倡国货运动和第一次世界大战的契机，使随后的几年成了资本主义发展的“黄金时代”，无产阶级队伍也迅速壮大起来。
辛亥革命不仅在一定程度上打击了帝国主义的侵略势力，而且推动了亚洲各国民族解放运动的高涨。特别是对越南、印度尼西亚等国的反对殖民主义的斗争起了推动作用。列宁指出：“中国人民的革命斗争具有世界意义，因为它将给亚洲带来解放并将破坏欧洲资产阶级的统治。”《列宁全集》第21卷，北京：人民出版社，1990年，第163页。