孙回答：“要选举就选举大总统，不必选举大元帅，因大元帅在国外并非元首。”

代表说：“在代表会所议决的《临时政府组织大纲》，本规定选举大总统，但袁世凯的代表唐绍仪，在汉口试探议和时，曾表示如南方能举袁为大总统，则袁亦可赞成共和，因此代表会有决议此职暂时留待。”

孙说：“那不要紧，只要袁真能拥护共和，我就让给他。不过总统就是总统，‘临时’字样可以不要”。

代表说：“这要发生修改组织大纲问题，俟回南京与代表会商量。”

之后，孙中山又提议改用西历并在西历1912年1月1日（即辛亥年十一月十三日）就职，代表们认为兹事体大，须报告给代表会决定。

由于时间紧迫，马君武三人当晚即启程返回南京。次日上午十点，三人向“各省代表会”报告了与孙中山的谈话内容，各省代表经讨论后认为，“临时大总统”的“临时”二字不能去除，因为此刻南北尚未统一，正式宪法也未制定，正式总统自然无从谈起；至于改用西历一说，各代表争论颇久，直至马君武起而强调孙中山持论甚坚，“各省代表会”这才勉强通过。当晚，各省代表即举行选举预备会，以投票选出临时大总统候选人。[9]

12月29日午后一点，“各省代表会”召开正式的临时大总统选举会，会议以汤尔和为主席，王宠惠为副主席，刘之洁为监选员，袁希洛为书记。当日到会共17省代表43人，按《临时政府组织大纲》规定的程序，各省代表无论到会几人均为一省一票（17省即17票），投票不记名。之后，会议主席命打开候选人票箱，“孙文、黎元洪、黄兴”三人名字赫然在列。[10]最后统计，孙中山得16票，黄兴得1票，孙中山当选临时大总统。黎元洪则于1912年1月3日以17票全票当选临时副总统。

投票结束后，各省代表会即决定派议长汤尔和、副议长王宠惠赴上海欢迎孙中山来南京就职。1912年1月1日上午，孙中山偕胡汉民、荷马李等一行数十人乘专列离开上海，下午5点抵达南京。当晚10点，孙中山在前两江总督衙门中（即临时总统府）举行宣誓就职仪式，誓词曰：“倾覆满洲专制政府，巩固中华民国，图谋民生幸福，取民之公意，文实遵之。以忠于国，为众服务。至专制政府既倒，国内无变乱，民国卓立于世界，为列邦所公认，斯时文当解临时大总统之职。谨以此誓于国民。中华民国元年元旦。”