孙中山于四月二十七日抵达南京，当晚召开了同盟会高层干部会议。会议一致推举孙中山为中华民国临时政府的临时大总统。然而当晚就国家政体的讨论却产生了极大的分歧，孙中山认为以中国目前现状当仿效美国施行总统制，而宋教仁却坚持执行内阁制。孙中山与宋教仁发生严重争执，不过最终还是妥协执行内阁制，一番周折之后，推选黄兴为内阁总理。
次日，孙中山率领同盟会高层在两江总督府召开全国代表选举大会，十七省代表共计五十一人参与此次大会。然后代表大会一致否认内阁制，最终又复改为总统制。第一轮选举各省代表各一票，结果以孙中山十四票、黄兴三票（历史上孙十六票、黄兴一票），毫无悬念的决定了中华民国临时大总统的人选。
当天正午，南京发出全国通电：“本日在宁开临时大总统选举会，到会者十七省。孙中山先生当选为临时大总统，特此通告。”孙中山也在选举会议之后，向各省都督发出专电：“广州举义，四海云从，列国舆论，歌诵民军，无微不至，而尤钦佩公之艰苦卓绝。文于中国革命，虽奔走有年，而此次实行，并无寸力，谬蒙各省代表举为总统，且感且愧，惟有勉为其难，以副诸公之盛意。武汉为全国之枢纽，公之责任维艰，伏维珍重。”同时还以同盟会总理名义，特发了一份加急电报到上海，向吴绍霆专程致意。
吴绍霆于当晚在前往南京的船上复电致孙中山：“顷接各省代表会蒸电称：临时大总统之任，先生当选，曷胜欣贺！先生识高千古，虑周全球，挽末世之颓风，复唐虞之盛治，使海内重睹汉官威仪，不独四万万同胞之福，即东西各国亦莫不景仰高风，为中华民国庆！专此电贺。中华民国万岁！中华民国大总统万岁！”
这番话原本是黎元洪复电给孙中山的内容，只可惜广州首义夺取了武昌首义的光辉，而黎元洪本人还在武昌苦苦与北洋军鏖战。
在二十九日与三十日这两天，南京两江总督府中华民国临时参议院再度发生争执性意见，就选举中华民国临时副总统的人选，众人各执一词，两天下来都未曾谈拢。历史上辛亥革命之后选举的临时副总统人选，应当是黎元洪，只可惜现在黎元洪已经让大家淡忘了。
同盟会在候选人提名中首先列出了黄兴、李烈钧，后来又有人提出吴绍霆。可是后者很快就引起了共同的怀疑，吴绍霆年方二十四岁，年纪轻轻、资历尚浅，纵然有革命首义之功也当不得副总统的大任。宋教仁在会场上还为吴绍霆说了几句支持的话，但最终票选时黄兴二十一票、李烈绝二十票、吴绍霆仅只有六票。
因为黄、李二人票数相近，反对派提出不信任选举法案，要求重选。
孙中山为这件事头疼不已，黄兴、李烈钧是率先带兵北伐的功臣，在五省联军中也有颇高的威信，几乎难以选择。更重要的是，他还认为吴绍霆这个人物不好安置，广州首义功臣的是重要人物，同时吴绍霆还是粤系同盟会的代表，如果处理不当，只怕会影响粤系与南京政府的关系。
最后，孙中山宣布暂缓选举副总统，因为候选人黄兴、李烈钧两人都在场，而吴绍霆则在赶往南京的途中，为了以示对革命首义功臣的尊重，应等到吴绍霆抵宁之后再行选举。临时参议院正处于胶着状态，既然一时半会无法拟定，索性就遵从临时大总统的意思。
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