1912年元旦，孙中山在南京宣誓就任临时大总统，宣告“中华民国”成立。发表《临时大总统就职宣言书》，提出以“实现民族统一、领17省代表选举孙中山为南京临时政府大总统土统一、军政统一、内治统一、财政统一”作为行政方针。孙中山宣布改用公历，1912年即为中华民国元年。3日，各省代表会选举黎元洪为副总统。并通过由孙中山提名的各部总长、次长任命名单：陆军总长黄兴，次长蒋作宾，海军总长黄钟英，次长汤芗铭；外交总长王宠惠，次长魏宸组，司法总长伍廷芳，次长吕志伊，财政总长陈锦涛，次长王鸿猷，内务总长程德全，次长居正，教育总长蔡元培，次长景耀月，实业总长张謇，次长马君武；交通总长汤寿潜，次长于右任。又以胡汉民为总统府秘书长。28日，成立临时参议院，暂由各省代表会议的代表充当议员，推林森为议长。
在南京临时政府中，孙中山总掌全部军政大权。各部总长中，除黄兴、王宠惠、蔡元培是同盟会员外，张謇、汤寿潜是江浙立宪派首领，程德全、伍廷芳、黄钟英、陈锦涛是旧官僚。他们多持观望，不肯到南京就职，都由次长主持部务。各部次长绝大多数为同盟会的骨干，故南京临时政府由革命党人掌握实权。具有立法权的参议院，也基本掌握在革命党人手里。因此，南京临时政府表面上是革命派、立宪派和旧官僚的联合，实际上是一个由革命党人主持的，资产阶级的革命政权。
南京临时政府的成立，标志着延续2000多年的封建帝制的覆灭和统治中国260多年清王朝的结束，也标志着中国历史上资产阶级共和国的诞生。
南京临时政府成立后，在孙中山领导下，制定了相当于宪法的《中华民国临时约法》。同时，还进行了一系列政治改革和社会改革。在政治方面，保障受歧视的疍户（水上居民）、惰民享有公民权，废除奴婢卖身契约，禁止刑讯和体罚，焚毁不法刑具，禁止贩卖华工，保护华侨等。改革封建的陈规陋习，革除“大人”、“老爷”一类的封建称呼，在政府内部以官职相称，在社会上则改称“先生”或“君”。劝禁妇女缠足，限期男人剪辫，严禁种植和吸食鸦片；废止跪拜，改行鞠躬礼等。在振兴实业方面，颁布了保护工商业的法令，鼓励兴办实业，设立实业部，各省成立实业公司；大力提倡垦殖等。在发展教育方面，对封建的教育进行重要的改革。教育总长蔡元培在《对教育方针之意见》中，否定了“忠君尊孔”的封建教育方针，改为公民道德、实利教育、军国民教育、美育、世界观五项。临时政府明令规定，各级学堂一律改称学校，监督、堂长改为校长，初等小学男女同校。小学废除读经，增加自然科学、实业方面的课程等。
南京临时政府成立后，积极提倡民主和科学，促进中国人民民主主义的新觉醒，努力发展民族资本主义工商业和文化教育事业，推动了历史的前进。但南京临时政府在反对帝国主义和国内封建势力方面是不坚决的。它始终没有触动封建主义的土地制度，广大农民群众对土地的要求，根本没有得到满足。它也没有提出反帝的纲领和政策，反而幻想承认不平等条约以及帝国主义在中国的一切特权，以换取帝国主义的同情和支持。
但是，南京临时政府成立后，帝国主义和封建买办势力，千方百计地进行打击破坏。孙中山在内外压力之下，被迫于4月1日正式解职。地主买办阶级的代表袁世凯篡夺了革命政权。南京临时政府夭折，资产阶级共和国的方案破产了。