1912年2月13日,孙中山提出辞呈,向临时参议院推荐袁世凯接任。2月15日临时参议院选袁世凯任临时大总统,议决临时政府仍设在南京,并电袁前来受职;未受任前,政务仍由孙中山继续执行。袁世凯以北京兵变为由,坚持迁都北京。4月1日,孙中山在南京解任。4月2日,临时参议院议决临时政府迁往北京,4月4日临时参议院议决该院迁往北京。3月8日临时参议院又通过《中华民国临时约法》,试图通过内阁制对大总统的权力加以限制。3月10日袁世凯在北京宣誓就职中华民国第二任临时大总统。外国列强的支持武昌起义之后,在中国有重大利益的外国列强保持了观望态度,并试图从北京政权或武昌政权中寻找到最能符合各方利益的一派来支持。直到此时,各强国才开始陆续承认中华民国。8月,宋教仁牵头组成了当时中国人数最众、规模最大的政党国民党。
1913年2月,中国首次根据《临时约法》的规定,进行国会选举。国民党所得议席最多,预备由宋教仁出任内阁。3月20日,宋教仁在上海遇弑身亡,袁世凯被认为是背后策动暗杀者。宋教仁之死激起了极大的轰动效应,他的被刺使革命党人在辛亥革命之后的建设计划几乎破灭,国民党也分裂和没落。
1913年7月,孙中山发动二次革命,武力讨伐袁世凯,但被袁击败。1913年10月6日,袁世凯经国会选举,正式当选中华民国总统。袁就职之后,坚持一个强有力的中央政府,断绝了一些革命党人分省独立的企图。同时袁积极与列国交涉,保全了中国对蒙古和西藏的主权。但是袁世凯1915年废共和称帝,遭到反对,引发护国战争,旋即宣布取消帝制。中国进入军阀割据的时期。1916年6月6日袁世凯病死,黎元洪继任大总统。孙中山则在广州多次组织护法政府(即“三次革命”),中国出现南北分治局面。