12月28日，在南京召开临时大总统选举预备会。12月29日，各省代表在南京召开选举临时大总统会。
临时大总统根据临时政府组织大纲第一条：「临时大总统，由各省都督代表选举之；以得票满总数三分之二以上者为当选。代表投票权，每省以一票为限。」选出。参加选举的有直隶、奉天、山东、山西、河南、陕西、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江、福建、广东、广西、云南、四川等十七省代表四十五人，（直隶原未完成独立，因系国都所在，而特设代表，享有投票权。）黄兴得一票，孙文获得十七张有效票的十六票，当选为中华民国第一任临时大总统。

1912年1月1日上午10时，孙文乘坐专车前往南京临时大总统府。