張勛復辟失敗后，黎元洪下臺，馮國璋任大總統，段祺瑞以“再造共和”的名義再度執政，組織新內閣，決心停止召集舊國會，撕毀《臨時約法》。孫中山見民主制度再次遭到破壞，中華民國仍徒有其名，非常痛心，因而提出打倒假共和、建立真共和的主張，號召擁護《臨時約法》，恢復舊國會。1917年7月17日，孫中山在部分海軍護送下，從上海到達廣州，舉起護法旗幟，并邀請國會議員南下廣州，組織政府。8月25日，孫中山召集在廣州的議員開會，因不足三分之二法定人數，故稱“國會非常會議”議決組織護法軍政府，選孫中山為大元帥，唐繼堯、陸榮廷為元帥。孫中山宣布段祺瑞為“民國叛逆“，出兵北伐，護法戰爭開始，南北正式分裂。護法軍政府成立后，段祺瑞政府主張“武力統一”，決定向南方各省用兵，10月命令直系軍隊進入湖南與護法軍政府作戰，企圖借直系軍閥的力量消滅護法軍，又利用護法軍消滅異己勢力，坐收漁人之利。直系軍閥曹錕、吳佩孚攻占長沙后，段卻任命皖系軍閥張敬堯為湖南督軍，直系對此非常不滿，1918年6月吳佩孚通電主張和平，反對段的“武力統一”。

孫中山號召護法，表明資產階級左翼仍在堅持民主革命，堅持資產階級共和國的理想。但所謂《臨時約法》，在北洋軍閥的任意踐踏下，早已成為對軟弱的資產階級的諷刺，人民群眾不感興趣。護法主張不能動員廣大人民，廣東軍政府依靠的僅僅是西南地方軍閥，而他們只是以此作為與北洋軍閥討價還價的資本。當他們與直系勾結時，便視孫中山為障礙，百般刁難孫中山主持的軍政府。1918年5月廣東軍政府為排斥孫中山，由大元帥制改組為七總裁制。舊官僚岑春煊任主席總裁，孫中山、陸榮廷、唐繼堯等為總裁，實權操于滇、桂軍閥手中，孫中山被迫通電辭大元帥職，指出“南與北如一丘之貉”，憤而離粵赴滬，第一次護法運動失敗。

第一次世界大戰結束后，直皖兩大軍閥在帝國主義的操縱下矛盾深化，促使唐繼堯轉向孫中山。1920年11月底孫中山重回廣州，開始了第二次護法運動。廣州非常國會通過孫中山的建議，建立中華民國正式政府以對抗徐世昌為總統的北京政府。1921年5月孫中山就任中華民國正式政府的非常大總統，命李烈鈞、陳炯明等部攻入廣西，9月討桂戰爭勝利結束。統一兩廣后，孫中山便在桂林建立大本營，任命李烈鈞為北伐參謀長，準備次年春親率滇、贛、黔軍和粵軍許崇智部入湘北伐。但陳炯明為阻撓北伐，竟暗殺了鄧鏗將軍，1922年6月16日又夜襲總統府，發動反革命叛亂。孫中山從叛軍包圍中倉促脫險，親率永豐等艦炮擊叛亂據點，在盛夏酷熱季節，堅持近兩個月的斗爭，終因帝國主義和陳炯明的破壞，第二次護法運動又遭失敗，孫中山再次離開廣州回到上海。辛亥以來，孫中山先生進行了“二次革命”、“三次革命”、護法運動等重大斗爭，結果完全落空。護法運動的再次失敗，表明民族資產階級再也不能領導中國革命前進了，預示資產階級舊民主主義革命的即將終結。可參看楊奮澤：《孫中山與第一次護法運動》、《內蒙古大學學報》1982年第3期。李時岳、趙矢元：《孫中山與中國民主革命》。