1911年四川发生保路运动，清廷将部分湖北新军调往平定，留守湖北新军中的一些革命党人计划在10月16日发动革命。但10月9日事迹败露，导致革命党人彭楚藩、刘复基、杨宏胜遭处死，新军中的党人害怕被追究，躁动不安，10月10日晚间金兆龙、程定国因为偶发事件枪击排长陶启圣，酿成变故，熊秉坤、蔡济民、吴醒汉等人于是先发制人，齐集猛攻湖广督署，湖广总督瑞澂出逃后督署陷落，至12日攻陷武汉三镇，成立民国军政府鄂军都督府。

起义爆发时，黎元洪任新军21混成协统领，在武汉地区清军中地位仅次于最高领导人张彪。早在起义前，革命党人内部便有推举黎元洪为都督的建议。10月11日晨，革命党的蔡济民、王文锦等在黄陂一带找到黎元洪的时候，他正在其参谋刘文吉宅内隐匿不出。

黎元洪在起义前后的立场是不赞成革命的。被推举为都督后，他仍十分犹豫，提出都督当为刚出狱的革命党人刘仲文或胡瑛担任。此语一出，一时起义军内部谣言四起，甚至谣传黎元洪绝食自杀。直到黎元洪为了制止起义军方面的顾忠伟残杀满人的行为而传出一道口令称“忽得滥杀旗人，革命党是文明的，顾某如此胡闹，是野蛮行为，余不取也”，关于黎绝食自杀的传闻才告平息。此后，在都督府召开的一次会议上，由于黎元洪态度消极，朱树烈以举刀自杀相逼，黎元洪方才郑重表示：“朱君树烈，今夜举动，是义勇，不是粗暴，言论是正大，不是噪安，元洪极端赞成，极端钦佩。并在会议席上表示：‘凡经元洪划诺判行者，决心负责办理，完成革命大业，从此次会议起，嗣后不但与诸君同生，并与诸君共死，如食其言，元洪非我汉族黄帝子孙也！ ”

武昌起义发生以来，各省纷起相应独立号召，截至10月10日，独立省份已达14个，创建统一政府成为迫切任务。

关于临时中央政府究竟是建在上海，还是武汉，革命党人各有各算盘，各有各道理，都不愿让步，都在争夺筹组中央政府的主动权。湖北军政府在全国有很高的威望，武昌为首义之地，是“起义首功，同盟牛耳，众意属之”，它的一举一动，直接影响着各省的进退。争来争去，最后还是上海方面让步，同意在武汉成立临时中央，于是各省代表开始奔赴武汉，抵达武汉之时，形势又发生逆转，革命党人的处境大为不利，清军在袁世凯指挥下，攻占了汉阳，炮击武昌，代表会议只能改在汉口英租界的顺昌洋行内举行。

武昌岌岌可危，袁世凯的北洋军随时可以占领，就在这个时候，12月2日，革命军攻克南京，各省代表议决以南京为临时政府所在地，并选举临时大总统，并且一致同意，只要有十省以上之代表到达，即可召开代表大会，临时大总统未举定以前，仍认鄂军都督府为中央军政府，有代表各省军府之权。12月4日，各省都督府代表还没到南京，留在上海的上海都督陈其美，江苏都督程德全，浙江都督汤寿潜，以及章太炎和蔡元培等革命党人在一起开会，选举黄兴为大元帅，黎元洪为副元帅，随即通电全国。

在武昌的黎元洪得此消息，大为震怒，12月8日致电已经光复的各省都督各省代表均到鄂，议定临时政府组织大纲，并订期在南京公举临时大总统，组织临时政府。经敝处通电各省，谅已达览。现忽据来电称沪上有十四省代表，推举黄兴为大元帅，元洪为副元帅之说，情节甚为支离，如实有其事，请设法声明取销，以免淆乱耳目。

也难怪黎元洪要生气，上这个选举显然不合法，有点自说自话。既然决定在南京“公举临时大总统”，苏浙沪都督通过留沪代表选举黄兴为大元帅，显然违背了大家的决议。大家心里都明白，这时候的大元帅，基本上就是大总统的意思。

各省都督的代表陆续到达南京，为了谁当大元帅忿忿不平，喋喋不休，有的军人认为黄兴根本不会打仗，声称不隶属汉阳败将之下。黄兴听了心里不痛快，提出了辞职，举荐黎元洪为大元帅。于是各省代表在南京的江苏省咨议局开会，“改举黎元洪为大元帅，黄为副元帅”。决议“黎大元帅暂驻武昌，由副元帅代行大元帅职权，组织临时政府”。黎元洪这下高兴了，立刻致电南京，表示乐意“承受大元帅名义，并委副元帅代行其职权”。黄兴则不乐意，不甘心屈居人下，表示坚决要辞去副元帅之职。

就在这时候，孙中山回国了。12月25日，孙中山抵达上海。黄兴、陈其美、宋教仁等人密商推举孙为大总统，并分头向各省代表致意。孙中山也抓紧时间，会见各省都督府代表，这些代表专程从南京赶到上海，为组织临时中央政府听取孙的意见。被问到“代表团拟举先生为临时政府大元帅，先生之意如何？”时，孙中山回答很干脆：“要选举，就选举大总统，不必选举大元帅，因为大元帅的名称在外国并非国家之元首。”

12月29日，各省代表会在南京选举临时大总统，孙中山当选临时大总统。