双管齐下，段祺瑞、黄兴派代表在上海签订密约
南北议和就是在这种背景下进行的，既摆脱了黎元洪的控制，也摆脱了同盟会的控制，成了江浙士绅的代表与袁世凯的代表进行的谈判。独立各省的领导权大多不在同盟会手中，江、浙两省又面临光复会的竞争，若再失去对南北议和的控制，一旦和议成功，清帝退位，袁世凯当选大总统，同盟会将被边缘化。为扭转被动局面，同盟会方面双管齐下，化解危机：一面由陈其美策动各省代表会议的留沪代表，选举黄兴为大元帅，代行民国临时政府中央政务（后遭黎元洪及各省代表的反对，在南京重新选举黎元洪为大元帅，因黎不来南京，黄兴以副元帅代行大元帅职权）；一面绕开伍廷芳，另辟蹊径，直接与北方谈判。
这时，清军中的主和派将领揣摩袁世凯的心机，知其无意做曾国藩，他们见黄兴已取代黎元洪即将成为南方临时政府的首脑，便开辟第二渠道，由段祺瑞的参谋长靳云鹏派出私人代表廖宇春（字少游，江苏人，保定陆军小学堂监督）潜赴上海，谋求与黄兴谈判。参与其事者有黄兴的亲信、江浙联军参谋长顾忠琛，联军先锋队长朱葆诚、洪承点，文明书局经理俞复，北军红十字会会员夏清诒。洪承点是顾忠琛的学生，朱葆诚是廖宇春的学生，二人共事于联军先锋队，廖、夏到沪，经朱葆诚介绍先认识了洪承点，又经洪承点介绍认识了顾忠琛，顾忠琛则告以黄兴。黄兴指示顾忠琛和廖宇春会谈，探其来意。于是，顾忠琛乃约廖宇春、夏清诒密会于文明书局二楼经理室。
就在伍廷芳、唐绍仪举行第二次会议的那天（12月20日），顾忠琛手持黄兴的委任书（“兹委任顾忠琛君与廖宇春君商订一切。十一月初一。黄兴。”《黄兴集》，页98）再赴文明书局与廖宇春会谈，签订五项条款：（一）确定共和政体；（二）优待清皇室；（三）先推覆清政府者为大总统；（四）南北满汉军出力将士各享其应得之优待，并不负战时害敌之责任；（五）同时组织临时议会，恢复各地之秩序。（钱基博《辛亥南北议和别记》，《辛亥革命》卷八，页103）
黄兴明知黎元洪委任的议和全权代表伍廷芳正在上海与唐绍仪谈判，又遣顾忠琛与廖宇春签订密约，悖理违法，实属不义。
南京成立临时政府，国民会议胎死腹中
十一月初九（12月28日），袁世凯领衔率内阁十大臣上奏摺，代奏唐绍仪近电，请召集临时国会，公决国体。清廷接奏，即开御前会议，载涛、毓朗反对，奕劻主张允唐绍仪所请，隆裕太后乃下懿旨：“兹据国务大臣等奏，请召集近支王公会议，面加询问，皆无异词。盖内阁即以此意电令唐绍仪转告民军代表，预为宣示。一面由内阁迅将选举办法妥拟，协定实行，尅期召集国会。”（《辛亥革命》卷八，页155）第二天，伍、唐举行第三次会议，伍廷芳提出了修订后的“关于清皇帝之待遇”、“关于满蒙回藏之待遇”两项提议案，当日议决条款，首项即为“开国民会议，解决国体问题，从多数取决。决定之后，两方均须依从”。
国民会议表决国体，清帝退位后袁世凯做民国首任总统，同盟会方面难以接受这样的结局。孙中山恰在此时回国，黄兴、陈其美等人考虑孙革命一生，眼看满清将倒，应给予其民国首任总统的职位，以示尊荣。“总理回沪后，黄克强、陈英士两先生朝夕不离。十一月初七日（12月26日），假哈同花园公宴总理。席次，克强、英士、遯初（宋教仁）密商举总理为大总统，分途向各代表示意，计已定。马君武公言于《民立报》，唤起舆论。晚间复集总理寓所，会商政府组织方案。”（《居正文集》，上，华中师范大学出版社，1989，页71-72）十二月初八，黄兴、宋教仁等人赴南京，连夜召集各省代表开会，提出成立政府、改用中华民国纪元并改用阳历、政府组织采用总统制等，筹备选举临时大总统之事。
十一月十二日（12月31日），伍、唐（这是南北议和期间伍、唐举行的最后一次会议）签署协议，其第四条为：“伍代表提议国民会议在上海开会，日期定于十一月二十日（1912年1月8日），唐代表允电达袁内阁，请其从速电复。”
孙中山当选临时大总统后当即致电袁世凯解释情由：“文前日抵沪，诸同志皆以组织临时政府之责相属。问其理由，盖以东南诸省久缺统一之机关，行动非常困难，故以组织临时政府为生存之必要条件。文既审艰虞，义不容辞，只得暂担任。公方以旋转乾坤自任，即知亿兆属望，而目前之地位尚不能不引嫌自避；故文虽暂承乏，而虚位以待之心，终可大白于将来。望早定大计，以慰四万万人之渴望。”（《孙中山全集》第一卷，页576）
袁世凯认为南方太无诚意，1912年1月1日致电唐绍仪，说他12月30、31日以来的行动超越权限，政府不能承认。唐绍仪当即电请辞职。1月2日，袁世凯准唐绍仪辞去议和代表，并电告伍廷芳，否认伍、唐所订条款，嗣后应商之事，直接与伍廷芳电商。
孙中山抢在国民会议召开之前成立政府，意在逼迫袁世凯将他视为平等的谈判对手，增加推翻满清后政治权力再分配的筹码。他的目的达到了，袁世凯不得不与他打交道。唐绍仪辞职后，南北议和中断了几天，经张謇、赵凤昌斡旋后，又继续开议。“清帝退位优待条件”和“南方如何兑现承诺”已成最后的议题，前者伍、唐已基本谈妥，后者成了决定和谈成败的关键。直隶、河南两省咨议局通过汪精卫转给孙中山一电，提出三个条件，头一条即是：“清帝退位后，能否举袁为大总统？”1月14日，孙中山在复电中保证：“清帝退位，共和既定，袁有大功，为众所属，第一条件自无不能。”第二天，孙中山又致电伍廷芳，请他转达袁世凯：“如清帝实行退位，宣布共和，则临时政府决不食言，文即可正式宣布解职，以功以能，首推袁氏。”（《孙中山全集》第二卷，页20，页23）
