1905年7月，孙中山、黄兴、陈天华等70余人在东京集会，决定成立中国同盟会，作为全国的革命领导中心。兴中会、华兴会、光复会以及其他小团体的成员陆续加入。8月中旬，孙中山在留学生欢迎会上发表了《中国应建设共和国》的演说。同月20日，同盟会召开成立大会，孙中山被推为总理，黄兴被推为执行部庶务，会议确定了驱除鞑虏，恢复中华，创立民国，平均地权的16字纲领。11月，同盟会机关报《民报》出版，孙中山在发刊词中首次提出以民族、民权、民生为核心内容的三民主义。戊戌维新运动失败后，康有为、梁启超流亡海外，仍以保皇相号召。《民报》创办后即同梁启超主编的《新民丛报》展开论战。辩论结果，革命派占据上风，改良派的政治影响大为衰落。
    革命派积极发动了多次武装起义。起义虽然都失败了，使同盟会的精华遭到重大损失，但有力地冲击了清王朝的统治，扩大了革命影响。与此同时，自发的群众斗争蓬勃发展，多达千余次。民族资产阶级中的一部分，因切身利益与帝国主义发生矛盾，参加并领导了收回路矿权运动和抵制美货运动。
    为了消弭革命，拉拢资产阶级，清政府被迫作出一些开明的姿态。1905年7月，派载泽等五大臣出洋考察政治。1906年9月宣布预备立宪。1907年9、10月，下诏筹设资政院和咨议局，允许资产阶级可以通过选举取得向清政府提出建议等部分权力。上层资产阶级从中看到了希望，纷纷成立各种立宪团体，从事君主立宪活动，准备参预政权。但是满洲亲贵们对立宪并不热衷。1908年8月，清政府颁布《钦定宪法大纲》，规定大清帝国万世一系，同时宣布预备立宪以9年为期。不久，光绪帝和慈禧太后相继去世，3岁的溥仪继承皇位，改元宣统。摄政王载沣采取集权措施，积极推行由皇族独揽国家大权的政策，满洲亲贵和汉族官僚之间的矛盾加深，1910年，国会请愿同志会在北京连续发起国会请愿运动，要求清政府速开国会 。1911年5月(宣统三年四月)，清政府发布内阁官制，成立以庆亲王奕劻为总理的皇族内阁。立宪派分享政权的希望完全落空，少数人抛弃立宪的幻想，对革命活动开始表示同情。革命的形势愈益成熟。
    革命的爆发 1911年5月，清政府唯帝国主义之命是从，将从中国人民手中夺得的权利拱手献给帝国主义，引起全国人民的愤怒。与铁路国有直接相关的湖北、湖南、广东、四川等省人民强烈反对出卖路权，掀起了轰轰烈烈的保路运动。四川保路运动尤为波澜壮阔。9月，保路风潮扩展为全省抗粮抗捐，群众暴动接连发生。四川总督赵尔丰在成都逮捕保路同志会和川路股东会的负责人，并枪杀请愿群众数十名，造成流血惨案。同盟会员龙鸣剑等和哥老会组成保路同志军进围成都，转战各地，攻城夺地，猛烈冲击清政府在四川的统治。四川保路运动成为辛亥革命的导火线。
    在清政府全力应付四川保路运动的时候，湖北新军中文学社、共进会等革命团体乘机发动武昌起义，揭开了辛亥革命轰轰烈烈的一幕。9月下旬，革命党人感到形势紧迫，决定于10月6日（中秋节）发动起义，后由于形势瞬息变化，起义推迟。10月9日（八月十八日），在预定起义的那一天，共进社负责人孙武在汉口装配炸弹时不慎爆炸，湖广总督瑞下令闭城搜查，汉口和武昌的起义指挥机关遭到破坏，一些起义领导人被捕、被杀或避匿。在这种情况下，新军各标营中革命士兵开始主动行动。10日晚7时，武昌城外塘角的辎重营和城内工程第八营几乎同时发动，各标营继起，经一夜苦战，11日晨革命军占领总督署，全湖北军政府大楼城光复，首义成功。汉阳、汉口也先后为革命军占领。11日，起义士兵聚集到湖北咨议局，在咨议局议长汤化龙等人的参与下，宣布成立中华民国湖北军政府。革命党的领袖们未亲身参加起义，缺乏政治经验的起义士兵对自己掌握政权没有信心，清湖北新军协统黎元洪在革命士兵的枪口逼迫下任湖北军政府都督。军政府发布文电，号召各省为推翻清朝建立民国而奋斗。11月，湖北军政府公布《中华民国鄂州约法》。它是全国第一个按照资产阶级民主原则拟定的地方宪法。