革命形势的迅速发展和爱国运动的广泛开展，使革命党人深切意识到有必要把分散的革命力量联合起来，建立一个全国性的统一革命组织和政党来领导革命运动。孙中山敏锐地觉察到中国已处于革命高潮的前夕。为联合各种革命力量，从1902年到1905年，他做了一次环球旅行，致力于在各地宣传革命思想、组织革命团体，进一步扩大革命的影响。
1905年夏，孙中山从欧洲到达中国留学生集中的日本东京，同留日革命团体领导人黄兴、宋教仁、陈天华等会晤，商议筹建统一的革命政党。7月，来自各省的革命志士70多人在东京召开筹备会议。会上，孙中山发表演说，阐明革命的原因、形势及联合组织、统一团体的必要性。孙中山提议该团体定名为中国革命同盟会，经过反复讨论，最后定名为“中国同盟会”，简称“同盟会”，并以孙中山提出的“驱除鞑虏，恢复中华，创立民国，平均地权”十六字为政治纲领。为进一步扩大革命影响，由黄兴和宋教仁发起，在东京召开了中国留学生和华侨欢迎孙中山的集会。孙中山当场发表激动人心的演说，给与会者以巨大鼓舞，革命热情迅速高涨。
8月，孙中山和黄兴等联合兴中会、华兴会和光复会等革命团体的成员，在东京正式举行了中国同盟会成立大会。大会通过了黄兴等人起草的同盟会章程，确定十六字纲领为同盟会宗旨，推举孙中山为总理、黄兴等人为执行部干事。章程规定同盟会本部设于东京，本部机构在总理之下设执行、评议、司法三部；在国内设东、西、南、北、中5个支部，国外设南洋、欧洲、美洲、檀香山四个支部，支部以下按地区、国别设立分会。同盟会是中国第一个全国性的，具有比较明确的政治纲领的资产阶级政党。它成立后，海内外革命者纷纷加入，革命队伍日益壮大，为资产阶级革命运动的全面高涨奠定了基础。
11月，同盟会在东京创办机关刊物《民报》。孙中山在创刊号上发表《发刊词》，把同盟会十六字纲领概括、阐发为民族、民权、民生三大主义，简称三民主义。民族主义的内容是驱除鞑虏，恢复中华，即推翻清政府，变半殖民地半封建的中国成为独立的中国，建立以汉族为主体的资产阶级民主国家，实行民族革命。民权主义就是创立民国，即推翻封建君主专制制度，建立资产阶级民主共和国，达到政治革命的目的。民生主义的内容是平均地权，即核定全国地价，现价归原主所有，以后的增价为国民共有，以此防止资本主义制度下的贫富分化和对立，完成社会革命。同盟会纲领是一个比较完整的资产阶级民主革命的纲领，充分体现了民族资产阶级的政治、经济要求，在动员和组织群众中起到了巨大的作用，因而成了革命派的战斗旗帜和思想武器。但是，它没有明确提出反对帝国主义的口号和纲领，也没有提出彻底的土地纲领，更没有彻底地反封建，是一个不彻底的民族民主革命纲领。这些都反映了民族资产阶级的软弱性和妥协性。中国同盟会及其纲领尽管存在种种缺陷和不足，但它使中国革命有了一个统一的领导核心和指导思想，团结和发展了革命力量，增强了夺取革命胜利的信心，有力地推动了革命运动的发展。同盟会的成立揭开了历史的新篇章，标志着资产阶级民主革命运动进入了一个崭新的阶段，预示着全国性革命高潮的来临。