民國不同於此前中國的君主王朝，它是經過資產階級民主革命鬥爭而建立的共和國家。19世紀末年，由於清王朝腐敗不堪和資本主義列強侵略的深入，尤其是中日甲午戰爭的失敗，使中國陷入嚴重的民族危機。先進的中國人紛紛探求救亡圖存的辦法。隨著資本主義經濟在中國的發展和西方政治思想學說的傳播，代表新興資產階級的政治勢力開始登上中國的政治舞台。以孫中山為首的一批志士仁人首先選擇革命救國的道路。1894年，孫中山在檀香山組成興中會，提出推翻清王朝，創立合眾政府的主張。興中會的活動一開始便和傳統的王朝更替模式區別開來，而具有新時代的特點。但孫中山的創舉當時還不能為廣大群眾所理解，追隨他的志士，只有百餘人。1898年以康有為、梁啟超為首的資產階級改良派發動的維新變法的失敗和隨之發生的義和團運動以及八國聯軍的入侵，極大地刺激了中國社會各階層，越來越多的人開始認識到，要救中國，必須推翻清政府。於是，孫中山倡導的反清革命迅速地發展成為廣泛的社會運動。20世紀初年，一批公開或秘密反清的革命小團體在國內出現。湖南有黃興組織的華興會，江浙地區有以蔡元培為會長的光復會，湖北有科學補習所，四川有公強會，安徽有岳王會，廣東有群智社等。包括興中會在內的這些小團體，在組織形式上大都受傳統秘密結社的影響，彼此缺少聯繫。它們發動的反清起義或鬥爭相繼失敗，其領導人紛紛逃往國外。
革命的挫折並沒有使小團體的領導人沮喪，相反卻給了他們反思、改組和大聯合的機會。由於孫中山和黃興的聯合倡導，流亡到日本的革命黨人於1905年8月20日在東京成立了同盟會。會員包括十餘省的革命黨人。這是中國歷史上第一個全國性的政黨。孫中山當選為總理，黃興負責執行部。仿照西方資產階級政黨建立起來的同盟會，以激進的民主主義綱領把小團體參差不齊的政治水平提到新的高度。這個綱領就是孫中山提出的「驅逐韃虜，恢複中華，創立民國，平均地權」；後來由此進一步闡發為以民族、民權、民生為內容的三民主義。同盟會還宣布在未來的民國：「凡為國民，皆平等以有參政權。大總統由國民共舉。議會以國民公舉之議員構成之，制定中華民國憲法，人人共守，敢有帝制自為者，天下共擊之。」這個共和國的藍圖，對長期受封建君主專制壓迫的中國人民有巨大的吸引力。
同盟會成立後，發行《民報》等多種書刊報紙，揭露以慈禧太后為首的清政府禍國殃民的罪行，抨擊康有為、梁啟超等人宣揚的君主立憲主張，鼓動人民加入革命行列。經過與康、梁論戰，反清革命思想日益深入人心。與此同時，同盟會在南方一些省區不斷組織會黨和新軍起義。以武裝起義推翻清王朝，是同盟會推進革命運動的基本戰略。從1906年萍瀏醴起義至1911年4月黃花崗起義，革命黨人前仆後繼，共發動十餘次武裝起義。這些起義雖然給清王朝一次次打擊，顯示出資產階級革命派是一支不可忽視的力量，但由於起義有脫離廣大群眾的單純軍事冒險傾向，沒能從根本上威脅清政府的統治。而起義的連續失敗，卻使一些革命黨人產生消極情緒，成為此後同盟會上層渙散的重要原因。
一場真正的下層革命，從來不單純是少數英雄的業績，而必然伴隨著廣大人民的普遍覺醒。20世紀最初的十年，中國社會正處在劇烈動蕩之中，城鄉群眾自發的反抗鬥爭如波濤相逐，一浪高過一浪。北方各省民變迭起。長江中下游各省連年發生災荒，饑民成群流入城市，搶米騷動時有發生。為了抵製革命、緩和人民的不滿情緒，清政府舉辦多種新政：練新軍，興學堂，成立各省咨議局，實行預備立憲，等等。1908年底光緒皇帝和慈禧太后死後，三歲的小皇帝溥儀繼位，其父載灃監國。處於風雨飄搖中的清政府，內部傾軋日益激烈。載灃放逐北洋新軍首領袁世凱，組織皇族內閣，企圖把軍政大權收攬到滿族親貴集團手中，從而引起立憲派士紳官吏和北洋軍將領的普遍不滿。1911年5月清政府下令實行「鐵路國有」。所謂國有，就是奪取民辦鐵路權力，轉賣給列強，而拒不歸還商民已集的股金。這一掠奪措施激起普遍的民憤。在與鐵路權益有密切關係的立憲派士紳和革命黨人的鼓動下，很快形成全國性的保路風潮，以川漢鐵路經過的四川最為激烈。當清政府由湖北抽調新軍入川鎮壓民眾時，武昌新軍中的革命黨人乘機於1911年10月10日起義，一舉攻佔總督衙門，並迅速光復漢口和漢陽。新軍協統黎元洪和立憲派首領湯化龍等都歸附革命。黎元洪被舉為湖北軍政府都督。軍政府宣布中國為中華民國，主權屬於人民；號召各省響應革命，推翻清政府。
武昌起義震動全國。各省革命黨人紛紛發動新軍、會黨或商會起義。本來反對革命的各地立憲派紳商多順風駛舵，轉向共和，把他們控制的省咨議局變為鼓動獨立的機關。清政府的封疆大吏有的棄職逃命，有的被迫表示擁護獨立。武昌起義後一個多月，湖南、陝西、江西、山西、雲南、上海、江蘇、貴州、安徽、浙江、廣西、廣東、福建、四川等省區先後宣布獨立，清王朝的統治呈現土崩瓦解之勢。12月2日革命軍攻佔南京，長江上下游革命勢力聯為一氣，南方各省均告光復。湖北和上海軍政府都倡議組織臨時中央政府。11月30日，各省代表會議在漢口英租界召開，決定在臨時政府未能成立之前，由湖北軍政府代行中央政府職權，並通過了《中華民國臨時政府組織大綱》。代表會議還決定臨時政府設在南京，在南京召開大總統選舉會。經過反覆協商，革命黨領導人多主張推舉剛剛從海外歸來的孫中山為臨時大總統。12月29日，十七省代表在南京選舉臨時大總統，每省一票，孫中山以十六票當選。黎元洪當選為副總統，仍留在武昌。1912年元旦，孫中山宣誓就職，定國號為中華民國，改用陽曆，以1912年為民國元年，以五色旗為國旗。
新成立的南京臨時政府是按照西方資產階級民主政府三權分立的精神建立起來的。大總統代表臨時政府總攬政務。總統府秘書長為胡漢民。政府成員有陸軍總長兼總參謀長黃興、外交總長王寵惠、教育總長蔡元培等同盟會會員，也有實業部長張謇、交通總長湯壽潛等江浙立憲派名流，但張謇、湯壽潛等均未就職。掌握政府實權的是以孫中山、黃興為首的一批同盟會員。同時，各省代表會議改組擴充為臨時參議院，行使立法權，推舉同盟會員林森為議長。臨時政府成立之後，頒布了不少除舊布新的法令。臨時參議院通過的具有憲法效力的《中華民國臨時約法》，規定了資產階級民主自由的一般原則，使共和國的方案具體化和法律化。南京臨時政府的主要成員及其所推行的政策，說明它是一個資產階級性質的革命政府。它的成立結束了綿延兩千多年的封建君主制，具有劃時代的意義。
南京臨時政府成立前後，受到多方面的重大壓力，存在著嚴重的財政危機。儘管臨時政府聲明承認清政府與列強簽訂的不平等條約及革命前清政府所借的外債，企圖取得列強的承認和財政援助，但列強不僅始終未予承認，而且以政治經濟手段壓迫臨時政府與袁世凱舉行南北和談。先是，武昌起義後北方政局發生巨大變化，以載灃為首的清政府被迫起用北洋軍首領袁世凱為內閣總理大臣，袁取得了帝國主義列強的支持和各地立憲派的擁護，掌握了清政府的軍政大權。他所統率的裝備精良的北洋軍牢牢地控制著直隸、河南、山東三省，並南下攻佔了漢口、漢陽。在北洋軍的武力威脅下，湖北都督黎元洪及革命黨的不少領導人都主張將民國大總統的職位讓給袁世凱，以換取他推翻清王朝，支持共和國。袁世凱也不斷表示他的出山是為了救國拯民，一面命令北洋軍停止進攻，一面派唐紹儀為代表南下談判。在南京臨時政府成立之前談判已經開始，臨時政府成立後，孫中山通過南方總代表伍廷芳繼續和談。經過幾個月的討價還價，終於達成協議。清帝於2月12日宣布退位。次日袁世凱通電全國宣誓效忠共和。孫中山辭職，並推薦袁世凱繼任。15日臨時參議院選舉袁世凱為臨時大總統。袁世凱借口北方發生兵變和列強幹涉，拒絕到南京就職。孫中山等人被迫讓步，允許袁氏在北京宣誓就職，並將臨時政府遷往北京。北方各省的巡撫、總督一律改稱都督。中華民國在形式上接收了北方的統治權，完成了國家統一。