趁着
1900年義和團事件發生之機，孫派鄭士良去香港北面的惠洲組織一場起義，同時還派史堅如到廣州策動響應。他本人則計劃與十幾名日本友人與官員同赴香港，以便領導革命軍北上。不幸地，計劃又一次敗露。香港當局仍拒絶他人境，孫只好逃往台灣。
在這裡，日駐台總督兒玉源太郎款待了他，並允諾幫助。那時，革命分子在會黨幫助下已于廣東海岸發動起義。起初，他們取得一些勝利，然而很快彈葯便告用罄，所以只能焦急地等待來自孫中山與日本人的增援和補給。但出乎意料的是，日本政府突然發生變更，新首相伊藤博文禁止官員在孫的革命軍中任職，並命令兒玉源太郎總督中止對孫的一切支持，孫甚至還被禁止離台。
由於缺乏增援和補給：革命軍無法長撐下去，最終只有解散，領導人鄭士良也逃亡香港。其間唯一的一位日本人山田良政為清軍抓獲並殺害，他成為第一位為中國革命獻身的外籍人士。同時，史堅如因企圖炸燬廣州總督的衙門而被逮捕，也失去了年僅
21歲的年輕生命。這樣，惠洲起義以慘敗而告終。
但是，此時孫的形象卻極大的改善了。清廷在義和團事件中的舉止失措，使許多人對孫投以讚美的目光，他不再被看成是一個叛亂者與罪犯，而是一個為改善國民的境況而工作的愛國的、忠誠的革命者。國內學生及旅日留學生均熱情地支持他，在日本的學生還出版了《國民報》和《二十世紀之支那》以推動革命事業，並且倡導暗殺滿清官員。一些知名的學者回國之後創立了《蘇報》。
年青革命者鄒容于
1903年向《蘇報》投了一份二萬字文章《革命軍》，攻擊清廷，支持革命。《蘇報》編輯章炳麟因此遭監禁兩年，而鄒容本人年僅
20歲便死於獄中。
除了這些出版物，還湧現了大批支持革命的社團。在上海，著名學者蔡元培創立光復會；在長沙，曾在日本秘密學習軍事的黃興于
1903年組織了華興會，最初會員達五百人，其中包括後來脫穎而出成為革命領袖人物的宋教仁。華興會的成員多為知識分子與會黨分子，其中以會眾十萬之多的哥老會眾為尤。
1904年，在奪取長沙的企圖流產後，黃興逃亡日本，在那裡，他逐漸獲得一批堅定的支持者。
2.
5同盟會成立，
1905年在
1902-
1905年間，革命的前景極大地好轉，這與剛剛過去的黑暗歲月形成了鮮明的對比。孫穿梭于越南、日本、檀香山與美國之間，為其事業尋求支持。留日學生的熱情回應鼓舞了他，於是形成他組建一個革命政黨的想法。
9當時，許多學生渴望從事軍事學習，卻為清使節所禁止。
但是通過孫中山與犬養毅的幫助，十四名中國學生得以在兩位日本軍官的秘密指導下，學習有關武器製造、軍事戰略，以及游擊戰的知識。這些學生在孫面前立誓：「驅除韃虜，恢復中華，創立民國，平均地權。」
在檀香山，由於保皇黨已佔據了孫以前發展的許多勢力據點，他便採納了其舅父
10的建議，加入洪門組織，並被選為「洪棍」(首領)。由於擁有這一頭銜與身分，
1904年，他作為「孫大哥」為美國洪門組織熱烈歡迎。孫通過強調洪門原有的反清宗旨，成功地修改了洪門的章程，並摻和進了「驅除韃虜，恢復中華，創立民國，平均地權」的新目標。這樣，他又將美國華僑社團從保皇黨那兒拉回自己一邊。
1905年春天，旅歐中國留學生邀請孫訪歐。雙方的討論使他決意不僅要從學生與會黨，還要從清廷新軍中尋找支持。在布魯塞爾，他發動了三十個學生組織了一個革命團體。他又先後在柏林組織二十名學生、在巴黎組織十多名學生組建了革命組織。
所有這些團體均立誓矢志于上述的四項目標。然而，最大的革命組織卻在東京，在那裡會集有來自中國十八個省份中十七個省的數百名學生，此時甘肅沒有赴日留學生。組建一個新的革命政黨的種子已經播下，孫也因而備受鼓舞，認為革命此生可成矣。
11日本友人宮崎寅藏曾稱讚孫是位世界上罕有其匹的偉人，通過他的聯絡溝通，黃興、宋教仁于
1905年
7月
28日在他們的《二十世紀之支那》雜誌的辦公室中會晤了孫。孫強調聯合各革命團體組成一個組織的必要性，以避免浪費精力和相互間的權力鬥爭。在幾次會商後，他們于
1905年
8月
20日決定聯合成立一個統一的組織：中國同盟會，簡稱同盟會。
37歲的孫被推選為主席；
31歲的黃興成為執行部庶務長，並有權在孫缺席時代行其職權；
23歲的宋教仁成為司法部的一員。
在成立儀式上，約有七十人加入該會，在立誓遵守上述四項原則之後，孫教給會員一種暗號和三組暗語：「漢人、中國事物、天下事」。之後，孫與會員們一一握手，並興奮地宣稱：「自今日起，君等已非清朝人矣!」正值此時，屋上的一塊木隔板「蹦」地一聲落了下來，孫風趣地說道：「此乃顛覆滿清之預兆!」
孫為革命設計了一個詳盡的步驟。首先，在被革命軍解放的地區，應有三年的軍政時期。在此期間，軍政府將在縣級政權中控制軍政與民政。同時，它將與地方人民合作以清除諸如奴隷制、纏足、吸食鴉片，以及官僚腐敗等一些政治與社會惡瘤。
第二期為訓政期，時間至多六年，在此期間將成立地方自治政府，由民眾選舉地方議會與官員。但是軍政府仍將保持對中央政府的控制。這個時期，一部暫時性的憲法將會明確軍政府與民眾的權力與義務。當訓政期結束後，軍政府將會解散，而由一部新憲法來統治全國。
