广州新军起义的消息传来时，孙中山正在美国的旧金山。他闻讯后，并没有因此而悲观。他打算经檀香山去日本，由日本再到一个靠近中国的地方，以便发动和领导更大规模的革命行动。
1910年3月28日，孙中山到檀香山。他拟定了一个再次起义的计划，并且写信告诉黄兴，不久，正在新加坡筹款的黄兴、赵声先后回到香港，召集在香港的同志开会，讨论中山先生的革命计划。黄兴于5月13日给中山先生回信，叙述了香港同志讨论的意见。他们认为，下一次起义还是必须在广州下手，而且还必须在军队中下手。他们还认为广东之外，还须同时联络各省的军队和会党。关于组织人才，黄兴在信中提出：“必须求之于各省同志中”，并打算一但筹到经费后，便立即去日本召集已经归国的有胆有识的革命同志来日本开会，研究行动计划，然后回国内分头进行发动和组织工作。
6月10日，孙中山由檀香山到横滨。当天便急急同几天前到达的黄兴会面。他们再次详细讨论了下一步的行动计划。孙中山到日本的消息被清政府侦知后，向日本施加压力，日本政府限令孙中山务必在6月25日前离开日本国境。不得已，孙中山离开日本，于7月19日到达马来亚（今马来西亚）的槟榔屿，住在四间店街。
孙中山正确地估计新军起义失败后的形势，认为“时局大有可为”，对革命前途充满了信心。孙中山密切关注广东新军的工作，他和黄兴、赵声、胡汉民布置留在新军中的革命同志要千方百计地保存实力。当时，虽然清广州政府对新军严加控制，但革命党人仍然利用各种办法坚持在新军中的工作。担任报馆主笔的朱执信和广东省谘议局议员陈炯明利用他们在社会上的威望，继续在新军中开展革命工作。1910年的四五月间，因为起义失败而逃亡到各地的广东新军一标（相当于团）几千人，大部分已回到家乡——广东高州。他们在乡间进行宣传，并且四处收集武器。孙中山写信给朋友，很有信心地认为“我们必能迅速恢复在广州军队中的地位，而且力量将比前远为壮大。”
1910年，风起云涌的下层群众的反抗斗争一浪高过一浪，各种社会矛盾正在迅速激化。中国的社会呈现出了空前的大动荡。山东莱阳的抗捐斗争和湖南长沙的枪米风潮是这一年震动全国的大事件。
下层群众的抗捐抗税斗争，由来已久，几乎波及整个中国，到1910年，反抗苛捐杂税的斗争达到了高潮，其中以莱阳的抗捐斗争规模最大。自从清政府推行“新政”以来，苛捐杂税越来越多，农民忍无可忍，5月21日，数千名农民在联民首领曲诗文的率领下拥入县城，要求用他们的积谷（秋收后农民自愿拿出一部粮食集中放在一个仓里，以备荒年时用）来抵捐税，当他们得知积谷已被官绅吞食，农民更加气愤，一万多农民进城请愿，要求发还积谷。新任知县（县长）奎保派人到柏林庙捉拿曲诗文，7月4日，五六万农民愤而包围县城，救出曲诗文。山东巡抚孙宝琦派兵镇压，烧毁房屋八百多间。农民死伤三百多人。
20世纪初，位于长江中下游的湖南，湖北、安徽、江西、江苏五省的饥民，向地主大户抢米，甚至进城抢米的风潮连年发生，到1910年，这种风潮发展到高峰。风潮闹得最大的是湖南长沙的饥民。这一年春，因上一年水灾，湖南的一些地区稻谷歉收，官僚劣绅同外国商人勾结，抢购谷米，囤积居奇，哄抬粮价。长沙附近几个县的饥民涌入长沙。这时，粮店大米的价钱一天要涨好几次。有一户卖水为生的黄姓人家，因无钱买米，全家投水自杀，激起了民愤。4月13日，数千名民众包围巡警局；傍晚，两万多人，拥向巡抚衙门；当晚米店被抢，14日，全城罢市。巡抚岑春蓂下令镇压。民众愤而放火烧了巡抚衙门、税局银行及外国人的教堂、洋行。18日，外国军舰配合清军镇压。
下层群众的反抗斗争和同盟会领导的武装起义相互激荡，有力地震撼着清王朝的统治。孙中山敏锐地观察到了这种形势，看到民心已经大变。在严重的民族危机和蓬勃发展的革命形势下，孙中山决心破釜沉舟，再大干一场。
1910年10月初，同盟会的重要领导人黄兴、赵声、胡汉民应孙中山的邀请，来到槟榔屿。他们三个人情绪都不高。孙中山问他们，下一步有什么打算，他们都相对无言回答。孙中山向他们说明目前所面临的大好形势，对他们进行安慰和鼓励。他们看到逃亡海外的革命同志穷困潦倒的境况，都认为目前生活都很困难，那里还有钱作活动经费。孙中山热情地鼓励他们说：“今日吾党虽穷，而革命之风潮已盛，华侨之思想已开，从今而后，只虑吾人之无计划，无勇气耳！”。孙中山自告奋勇担当筹款的艰巨任务。孙中山的革命热情强烈地感染了大家，都表示愿意支持孙中山先生再次组织武装起义的主张。
孙中山亲自发信，约集南洋各地及国内部分同志到槟榔屿开会，11月13日，在孙中山的主持下，同盟会的骨干成员在槟榔屿打铜街一二○号党部举行秘密会议。大家就款项的筹措、起义的地点、队伍的组织及取得广州后的军事计划进行了热烈的讨论。
会后，孙中山派赵声回香港联络广州新军，派黄兴、胡汉民、邓泽如在南洋筹款，他自己则暂留槟榔屿。广州起义的准备工作紧罗密鼓地进行起来。
孙中山十分重视革命经费的筹集工作。他向同志们反复说明筹足经费的重要，认为“款项多一分，则筹备足一分”。他自己则担任筹款的重任。11月中旬，他召集槟榔屿的革命同志和爱国华侨开会，商议筹款事。会上，孙中山号召：“海外同志捐钱，国内同志捐命，共肩救国之责任。”表示：“吾党无论如何险阻，破釜沉舟，成败利钝，实在此一举。”语气决绝，感人肺腑。参加会议的人当场认捐了八千元。
南洋英国殖民当局，以“恐于地方治安有碍”命令孙中山出境。当他得知南洋筹款稍有头绪后，便于1910年12月6日离开槟榔屿，经科伦坡前往美洲，12月19日抵达纽约。此后，奔走于美国、加拿大之间，在爱国华侨和革命党人中宣传革命，动员捐款，一日也没有停息。到1911年3月，已募集了所需款项的一半。
1911年4月27日（农历三月二十九日）下午五时三十分，黄兴率领一百余名革命党人进攻总督衙署，打响了广州起义的枪声。当天夜间，敢死队员们在广州城的大街小巷同清军进行了英勇顽强的浴血奋战，终因敌我力量的过分悬殊而失败，86人牺牲，幸存者廖廖无几。
广州起义的消息传来时，孙中山正在由纽约赴芝加哥的途中，获此消息，他心情万分沉重，立即打电报到香港，询问黄兴、赵声、胡汉民等人的安危。当得知他们都已脱险时，才稍稍感到一些安慰，对身边的人说：“天下事尚可为也。”为了妥善处理善后，孙中山又不辞辛苦，继续筹款。