药后，经数日调养，热度渐退，医生嘱咐勿劳动多休息，而孙中山颇觉肝部作痛不止。6日起，病况有进步，孙中山就打算强作精神赴各地演讲，经医生劝阻才作罢。那几天来见孙中山的人士均由孙科、汪兆铭、戴传贤分别代见。至8日，孙中山乃抱病见客。
北方报纸对这位手创民国的伟人，倍极称赞，且寄予莫大的企望。
孙中山在天津，对于政治情势的发展密切重视，由于他坚决主张国家至上，民族至上，使得列强对他颇不满意。他到天津时，法国领事竟不许他通过租界，也反对他在法租界居住。过去孙中山在广州大元帅期间力争关余，所以列强早怀不满，现在他来北方路上一再强调废除不平等条约，当然更加嫉视。北方执政府急切希望能获得国际间的承认，而外交团则要挟北京新政府要尊重一切条约，不能任意变更。段祺瑞向现实低了头，愿意尊重列强的既得利益以换取列强承认中国的新政府。
孙、段、张三角同盟现在发生了严重的分裂，尤其是孙、段之间，孙中山主张废除不平等条约，而段祺瑞的政府承认了所有的不平等条约。孙中山主张召集国民会议，段祺瑞则宣布在执政府成立后一个月内召集善后会议，三个月内召集国民代表会议。两位巨头的政见距离越来越远。
12月18日，段祺瑞特派许世英和叶恭绰到天津来欢迎孙中山赴京，并探望孙中山的病况，两人见到孙中山先代达段氏的问候，就在病榻前报告北京的政情，孙中山询及有关外交方面，叶恭绰说：“段执政已正式向外交团承诺，临时执政府外崇国信。”孙中山听了非常不快，乃问：“外崇国信，信守什么？我们和外国之间的条约都是不平等条约，外交团要求尊重这些条约，听说执政府已照会答允，有无其事？”叶、许两人答称确有其事，不过照会还没有送出。孙勃然大怒，厉声说：“我在外面要废除不平等条约，你们在北京偏偏要尊重那些不平等条约，简直太不对了，你们要升官发财，怕外国人，尊重那些压迫我们、剥削我们的不平等条约，为何你们又要来欢迎我呢？”叶恭绰和许世英挨了孙这么一顿大骂，为之哑口无言，不知所对，于是很狼狈地退出。在病中的孙中山，经此一怒后，肝病大发，肿痛不已，脉搏增加到120以上，石密德医生也束手无策。
就在这个时候，善后会议条例公布，这是段祺瑞决心和孙中山不合作的明证，孙北上的救国抱负因之落空，加上又在病中，真是进退两难。由于孙病况一天比一天严重，国民党同志认为与其住在天津，既不适宜养病，又于国事无补，倒不如到北京疗养为宜，因此娓婉地向孙报告，孙欣然应允，于是积极部署移京安排，决定以北京饭店为行辕，准备专车一辆，于12月31日由天津赴北京。当天下午4时车抵北京前门车站。
孙中山抵北京前门车站时，北京市民集聚往迎的，约有30万人，车站前人山人海，争睹民国伟人。孙中山虽抱重病，可是面对这个动人的场面，精神为之一爽，北京政府全体阁员、各大专学校校长、各团体代表、各机关首长都在车站欢迎，为了顾及孙病体，乃由欢迎人群推举总代表一人登车欢迎。
孙中山下专车后就乘汽车出站，直赴北京饭店，各报记者再麇集北京饭店，孙由汪兆铭代表，与各记者见面，分发书面谈话一份，内云：
“中华民国主人诸君：兄弟此来，承诸君欢迎，实在感谢。兄弟此来不是为争地位，不是为争权利，是特来与诸君救国的。十三年前兄弟与诸君推翻满洲政府，为的是求中国人的自由平等。然而中国人的自由平等已被满洲政府从不平等条约里卖与各国了，以致我们仍然处于殖民地之地位，所以我们必要救国。关于救国的道理很长，方法也很多，成功也很容易，兄弟本想和诸君详细的说。如今因为抱病，只好留待病好再说，如今先谢诸君的盛意。中华民国十三年十二月三十一日。孙文。”
14年1月20日以后，病势严重，至24、25两日，孙中山竟不能进饮食，一进饮食即作呕，体温愈高，脉搏愈快。经医生会商结果，认为有立即移住医院施手术的必要，因此向家属和重要同志协商，由宋庆龄往劝他入院开刀，孙允诺。遂于下午3时以担架移至协和医院，医生就过去病情和现在危急情况，决定立即开刀。下午6时施行开刀手术，在腰部割口将肝之脓吸出，检查全肝，已经坚硬得像木头，证实是肝癌，癌细胞已四处蔓延，无法割治。当晚由德、美、俄三国医生切片检查，亦证明是癌症的末期，以当时的医疗情形而论，确实无药可治，虽可以镭锭放射法以阻止癌细胞继续蔓延，可是一切都显示为时已晚。29日医生报告孙中山体温正常，脉搏和缓，这证明开刀后经过良好，不过癌病本身仍难医治。
2月初旬仍使用镭锭治疗，但效果不大。
2月12日，张静江建议改服中药，中药有时对于很多奇怪的病状发生不可思议的效果，人们在绝望时便寄希望于万一。宋庆龄和孙科及侍疾同志都请孙中山准予改用中医。孙认为在协和医院吃中药是不可以的，如果必须用中药，唯有迁出医院。18日孙自协和医院移居铁狮子胡同行辕，由名中医陆仲安诊视。
2月20日，孙中山病笃，医生认为挽救的希望很微，不如趁他还清醒的时候，请示遗言，于是随孙的同志遂推汪兆铭、孙科、宋子文、孔祥熙代表，面恳孙。这时孙虽然一息奄奄，可是神智很清楚，见到汪等四同志在病榻旁欲言又止，乃问：“你们有什么话要对我说，不妨说吧！”汪兆铭委婉地说：“当一月二十六日先生进住协和医院时，同志们都责备我们，为什么不请先生留下一点教诲，以资遵循。先生如果早日康痊，这些教诲也是我们的典范，先生虽然有力量抵抗病魔，我们也愿意替先生分忧，今天先生精神颇好，正该留下一些教诲，让同志们受用。”孙中山听了闭上眼睛，沉默了一会，然后睁目郑重地说：“如果我的病痊愈，我要说的话很多，待我先赴温泉休养，静静的想一想，以后再讲给你们，万一我死了，就由你们去做吧。”四同志复请，并强调国民党正遭遇一个变局，如果党的领袖没有一个指导方针，大家很难有所抉择。孙中山听了默然良久说：“我现在要说的话很多，本党周围都是敌人，我死之后，这些敌人不会放过你们的，他们或许使用其他方法使你们软化，前途确是危险，我不说也好，因为如此你们较容易应付未来的环境。”说完这话似乎很吃力，这时汪兆铭贴近孙病塌说：“我们追随先生奋斗数十年，从不畏惧危险，也从不让敌人软化。凡是革命同志都能遵从先生的教训，不会逃避危险和死亡。先生教导我们这么多年，定能信任我们。”孙中山闭目听，并说：“我著的书不是很多吗？各同志可以好好念念。”汪答：“我们还是求先生留几句话下来。”孙中山问：“你们要我说些什么？你们有没有替我考虑？”汪说：“我们已经预备了一份稿子，请先生核定，现在我念给先生听，如果不合您的意思，就请您指示数语，我可笔记。”孙睁开眼睛说：“好，就念给我听吧。”
汪兆铭就把已草就的稿子念了出来，这就是我们大家所熟知的孙中山遗嘱，孙听完极为满意。汪等又拿出第二稿，是留给家人的，由宋子文向孙报告，并由汪兆铭念：
“余因尽瘁国事，不治家产。其所遗之书籍、衣物、住宅等，一切均付吾妻庆龄以为纪念。余之儿女已长成，能自立，望各自爱，以继余志。此嘱。”
孙中山亦感满意，汪兆铭本想开门出取笔墨请孙签字，这时宋庆龄在房外哭得很厉害，孙听到了哭声，乃对汪说：“你先收好，我还不至于就死，改天再签字吧！”
孙中山在服中药期间，神志颇清楚，不过病状并没有减轻，3月1日，曾请留日医生王纶用日本最新发明的治肺痈药水，每隔一天注射一次。
当孙中山最后弥留期间，神志并不模糊，体温也照旧，每睡醒，就垂询东江讨逆战事进展情况，侍病的同志向孙报告说黄埔学生军已加入右翼作战，每战皆捷，已配合粤军进向潮汕。孙闻之大喜，命令致电嘉奖。3月10日停止注射针药水，11日病危。中午孙忽然张目遍视床前的家属和各同志，并说：“我现在要和你们分别了，把前次预备的两张稿子拿来，我要签字。”汪兆铭遵谕将二遗嘱稿并墨水笔呈上，孙伸出了病弱的手臂，执笔在遗嘱稿上逐一签名。随后由侍疾的家属和同志：宋庆龄、孙科、张人杰、吴敬恒、汪兆铭、宋子文、孔祥熙、戴恩赛、邵元冲、戴传贤、邹鲁、陈友仁、何香凝依次签字为证明人，汪兆铭则署笔记者。
病室中空气肃穆而沉静，孙中山虽然病弱，眼中仍然有神，以安静温煦的口吻做最后的遗言，孙说：
“我这次放弃两广，直上北京，为了谋求全国的和平统一。统一的方法是召开国民会议，实行三民主义和五权宪法，建设新国家。现在一病不起，将和你们永诀，生死本无所惜，不过数十年致力国民革命，革命的目标和主义不能完全实现，深为遗憾。甚望诸同志努力奋斗，使国民会议早日开成，三民主义和五权宪法的目的能早日实现，则我在九泉之下，也能瞑目了。”
孙说至此处，感情激动，而呼吸则益感困难，由于说话太多，精神不继，以致下面的话便说不清楚，只听到微弱的声音：“和平、奋斗、救中国。”（小说下载网｜。。）
医生认为病人太辛苦，不宜再消耗精力，乃请侍疾人士退出，让孙中山静默安眠，至晚6时半，孙中山又苏醒一次，手足已经变冷，且已不能讲话。医生按脉后认为脉已散，行将去世，须时注意。这时孙似乎又作欲语状，宋庆龄听出来是呼唤汪兆铭，乃叫汪到床前，汪靠近孙病榻，发现孙的脉搏已如游丝，只见嘴动，不能言语了。
第二天早晨3