1911年10月10日武昌起义，辛亥革命爆发，南方各省纷纷宣布独立。北洋新军成为清室唯一可以抵抗革命的力量，于是再用袁世凯，先任其为湖广总督，旋任其为内阁总理大臣。
　　袁世凯一面以武力压迫南方革命，另一方面却暗中与革命党人谈判。而革命党人亦认为袁世凯是能领导中国的政治领袖。12月29日，南方十七省选出孙文担任中华民国第一任临时大总统，1912年1月1日在南京宣布民国成立，孙文就任。1月16日，袁世凯回家路上，在东华门丁字街，遭到同盟会京津分会组织的炸弹暗杀，炸死袁卫队长等十人，袁世凯幸免于难。1月25日，袁世凯及各北洋将领通电支持共和。2月12日，隆裕太后接受优待条件，清帝逊位，清朝对中国的统治宣告终止。
　　2月15日，南京参议院正式选举袁世凯为临时大总统。依据中华民国临时约法，改总统制为内阁制，大大削减袁世凯的权利，袁却于3月10日于北京就职。袁就职之后，坚持一个强有力的中央政府，同时积极与列强交涉，维持了中国对蒙古和西藏的主权。
　　1913年2月，依据临时约法，举行了中国历史上第一次国会选举。国民党所得议席最多，按约法精神应由该党理事长宋教仁出任内阁总理。3月20日，宋教仁却在上海遇刺身亡，全国大哗。革命元勋孙文、黄兴等均指袁氏授意暗杀，袁世凯则予否认；当时之证据指向时任国务总理赵秉钧涉嫌教唆杀人，并无袁世凯本人授意之直接证据。7月，孙文组织中华革命党，发动二次革命，武力讨伐袁世凯，但遭到失败。
　　10月6日，国会在军警压力下，选举袁世凯为第一任大总统，袁世凯随即于北京故宫太和殿就职。11月4日，袁世凯下令解散中国国民党，并收缴国民党议员证书。国会因人数不足而无法开会。1914年1月，袁世凯下令解散国会。之后袁认为“人民滥用民主自由、人民政治认识尚在幼稚时代”，废止中华民国临时约法，于5月推出新的《中华民国约法》，改内阁制为总统制。之后再修改总统选举法，使总统可无限期连任，新任总统亦由在任总统指派。