1894年6月，孙中山上书李鸿章、没有得到接见，但领得一张出国考察农务的护照。1894年秋天，孙中山从上海去往檀香山。11月，他在檀香山成立了兴中会。
不少人认为，“上书事件”把孙中山从李的崇拜者变成了李的反对者。孙中山因为遭到李鸿章的冷落而变得对清廷体制彻底失望，从先前真诚地想进入体制内发展、转而变成决绝地要推翻这种体制。
这就是为什么孙中山在《上李鸿章书》中，对大清王朝忠心耿耿、没丝毫不满，而几个月后1894年11月24日，就在檀香山和二十多个志同道合的华侨、组建了地地道道的反清团体“檀香山兴中会”，将入会誓词确定为“驱除鞑虏，恢复中国，建立合众政府”。
1895年2月，兴中会总部在香港建立，并修订了孙中山在檀香山草拟的《兴中会章程》。这是鲜明提出中国资产阶级民主革命的首个纲领。1895年底，孙参与策划的广州起义因泄密流产，孙中山被清廷通缉，并遭香港当局驱逐，流亡海外。1896年9月底，孙中山从美国纽约坐船到了英国。
10月，孙中山被得知消息的清廷使馆官员抓获。被抓后，他试图联系香港西医书院学习时的教务长康德黎（James Cantline），但失败了。清使馆决定通过水运把孙送回中国。
消息在使馆的仆人中传开后，女管家送信给了康德黎。康德黎和孙中山的另一位老师一道去外交部报告了此事，同时还告知了《泰晤士报》。后来，在时任英国首相梳士巴利的亲自过问下，孙中山被释放。此后，康德黎资助孙中山、出版了《伦敦蒙难记》一书，此书使孙的“伦敦蒙难”成为当时震惊世界的政治迫害案。
“伦敦蒙难”是孙中山革命活动的转折点。从此开始，他从一默默无闻者、变成了世界级的政治流亡人士。
在国内，孙中山在伦敦蒙难的消息，被上海《时务报》通过译载国外电讯、进行了介绍。作为中国革命思潮的中心，孙中山的大名由此在上海变得广为人知，甚至成为一种象征。在反对清政府的革命阵营中、再也没有一个人的威望能超过他。
1896年，清政府与沙俄签署了共同防御日本的《中俄密约》，使日本政府感到极大恐慌。为对付中俄同盟，日本开始扶持中国内部的反清势力。具体做法就是，先对清廷的维新派人士极尽笼络，戊戌变法失败后、又把希望转到以孙中山等人为代表的革命党身上。受其影响，1897年孙中山赴日后、就把活动基地设在了日本。
1900年后，留日学生创办的革命出版物开始兴起，接受革命学说的人逐渐增多。国内也是这样。1903年，由于礼赞革命、公开支持爱国运动，上海的《苏报》被查封，章太炎入狱、邹容被折磨致死（史称“苏报案”），但是革命思想的传播呈势不可挡之势，众多革命团体也应运而生。
1904年，黄兴、宋教仁等在长沙建立华兴会；蔡元培、陶成章等在上海成立光复会；刘静庵等在武昌成立科学补习所（宋教仁任文书）。江苏、四川、福建、江西、安徽等省也都先后出现了革命团体。
1905年7月，孙中山、黄兴等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。此后，兴中会、华兴会、光复会以及其他团体的很多成员，都陆续加入了进来。当时的著名人士，还有湖南华兴会的陈天华，江浙光复会的章太炎、陶成章、秋瑾，广东兴中会的胡汉民、汪精卫等。
8月20日，中国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，宋教仁任司法部检事长。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，华兴会机关刊物《二十世纪之支那》易名为《民报》，由章太炎、陶成章等主编，作为同盟会的机关报。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。此后，同盟会在国内策划了多次武装起义，但无一例外地都失败了。这让同盟会的力量遭到了重挫，但也在一定程度上冲击了清王朝的统治。
1907年初，日本政府在清廷的压力下，决定将孙中山逐出日本。离开前，孙未经众议接受了日本政府和商人的赠款，但留下的办报经费少之又少，这在同盟会内部激起了茅盾。章太炎等人要求孙中山辞去中国同盟会总理职务，另举黄兴担任总理。
起初，宋教仁支持章太炎等的意见，后因黄兴支持孙中山，为大局计、他改变了态度。1907年5月，他请求孙中山改革会务，扩大民主，减少决策失误。但孙中山对宋曾经支持章太炎之事耿耿于怀，宣称：“同盟会已经取消，有力者尽可另树一帜。”
就此，光复会退出同盟会，孙中山与汪精卫、胡汉民等人则在南洋另组总部。革命阵营的分裂，让宋教仁忧心忡忡。当年6月，宋教仁和谭人凤、陈其美等成立了中国同盟会中部总部，宋为同盟会中部总部的灵魂人物。
鉴于孙中山、黄兴等人之前在两广沿海地区多次发动起义，均以失败而告终，宋教仁调整思路、不再采用孙中山零敲碎打的策略，计划以长江中下游地区为重心，加强与各革命团体的联系与联合、制订在两湖及江淅同时起事的战略部署。
1910年，由洋人操控的上海股票市场的橡胶股票由暴涨转暴跌，上海陷入前所未有的金融风暴之中。为了偿还在这场风暴中为救市而向列强的借款，清政府开始打回收铁路所有权的主意。
这件事情的背景是这样：铁路建设的重要性，清廷是有认识的。近代中国所修铁路，将近40%都是在晚清修的。但是，其中81%都是靠外资资助修筑的，铁路管理权、用人权、稽核权、购料权都属于外国，这就导致了中国利权的严重流失。
1903年12月2日，满清政府颁布《铁路简明章程》，规定“无论华人、洋人”均可向“督抚衙门递呈请办铁路”，而且包括“干路或枝路”，华人投资50万两以上实有成效者，朝廷“专折请旨给予优奖”。从此，各省绅商掀起了规模巨大的收回路权运动，铁路商办运动也进入高潮时期。
可是，不久后问题就出现了。铁路建设费用极大，必须进行大量的民间融资；为此，政府不得不出面协助“租股、派股”。但是即便这样，仍然筹不到足够的资金。1909年6月，清廷代表张之洞与英、法、德三国银行团签订了借款合约，以建造陷入困境中的川汉与粤汉铁路。
但是资金还只是一个方面的问题，商办铁路公司还存在经营不善、贪污挪用、亏损严重等诸多问题，并且各个建设项目无全盘规划，各自为政、各行其是。鉴于商办铁路举步维艰的局面，清政府试图实行铁路国有化。
1911年5月9日，清政府正式发布了“铁路国有”的上谕。5月20日，清廷代表盛宣怀同英、美、德、法四国银行团签订《湖北湖南两省境内粤汉铁路、湖北境内川汉铁路借款合同》，把之前从洋人手中赎回的粤汉、川汉铁路的修筑权，重新卖给洋人。
清廷的卖国，激起了各阶层人民的愤慨。随后，湖南长沙发生万人游行请愿；湖北宜昌，发生清廷镇压抗争商人、民众的流血事件；广东也召开了万人大会，一致抗议“铁路国有”。
1911年6月，清廷代表盛宣怀电告川督王人文：对公司已用之款和公司现存之款，由政府一律换发给国家铁路股票，概不退还现款。如川人定要筹还现款，则必借洋债，并将以川省财政收入作抵。文中公司，是指“商办川省川汉铁路有限公司”。
该电文的内容很明确，就是：不许川省股东保本退款，而只允换发铁路股票，即政府不但收路，而且夺款。电文公开后，四川全省舆论大哗：当时湖南、湖北、四川、广东的几条铁路，都是地主、官僚、帮会、百姓捐了钱的，大家都等着分红呢，现在政府一分钱不拿、就要收回去，哪有这等好事？
铁路公司举行紧急会议，成立了保路同志会，并派人到全省各地宣传，全川142个州县成立了分会，保路同志会不到10天发展到10万人。9月，成都附近农民在同盟会和哥老会的领导下起义，几天内队伍发展到20多万。
清廷意识到事态严重性，非常惊恐，将原四川总督免职，调铁路督办端方署理四川总督。9月中旬，端方抽调湖北新军主力入川，武昌城变得兵力空虚。于是，湖北的共进会（从同盟会分出的组织）、文学社、兰友社等革命团体的领导人商定，共同使用武昌革命党人的名义起义。10月10日夜，武昌起义爆发。
吴兆麟（“日知会”成员）为起义军临时总指挥，熊秉坤（“日知会”“共进会”成员）为参谋长。经过一夜激战，天亮前，占领了湖广督署和第八镇司令部（镇相当于师的规模），整个武昌都在掌控之中。
10月11日黎明，起义军召集会议，由于宋教仁、黄兴没在武昌，所以吴兆麟提议由自己的老师、第21混成协统领黎元洪担任都督，“主持大计”。
武昌起义后，一直活动在上海、两湖之间活动的宋教仁，积极联络、促成了江浙沪的起义。随后，全国各地纷纷响应，革命浪潮风起云涌，席卷开来。
不久，湖北、湖南、陕西、江西、云南、江苏（含上海）、贵州、浙江、安徽、广西、福建、广东、四川等十三省，先后宣布独立。到1911年的12月2日，新军第九镇统制徐绍桢率领苏浙沪的起义军组成的联军、一举攻占了南京城。至此，长江以南全为革命军控制。
1911年12月29日，17省代表聚集南京，选举临时大总统。孙中山、黎元洪、黄兴三个候选人中，孙文以16票当选。得知选举结果后，刚从美国回来的孙中山在上海发来复电：“光复中华，皆我军民之力，文孑身归国，毫发无功，竟承选举，何以克当？惟念北方未靖，民国初基，宏济艰难，凡我国民，具有责任。诸公不计功能，加文重大之服务，文敢不黾勉从国民之后，当克日赴宁就职，先此敬复。”
1911年的武昌起义，为清朝政府敲响了丧钟。这一年按照中国传统历法是辛亥年，故称“辛亥革命”。