连日的劳累，和段祺瑞只顾自己的通知，不顾国家利益的做法，让孙中山的心里充满了激愤，两种打击下，更加加重了孙中山的病情。在1月20日以后，孙中山先生体温居然升至摄氏41度，脉搏也开始加快，这个时候，所有的医生们都建议孙中山采用外科手术治疗。在这种情况之下，孙夫人宋庆龄开始劝说孙中山同意手术，于是在1月26日的时候，孙中山住进北京协和医院。当天下午就由外科主任邵乐安为孙中山主刀，但是在手术开始以后，当把孙中山先生的右腹部切开以后后，发现孙中山已经是肝癌晚期了，手术已经无法进行，只得重新缝合。在2月3日的时候，医生也将病情如实的通知了孙中山先生。据当时在孙中山被告之病情的现场的其他人后来回忆道：“孙中山听之甚为安静，而精神倍增勇敢。决计与病魔抵抗，继续接受镭治。”而且孙中山先生在第二天确实也接受了一次镭放射治疗，一共持续了48小时左右，但但是放疗没有起到任何功效。在2月17日的时候，医生通知了孙夫人宋庆龄女士，说孙中山先生现在的病情，非常的严重，西医已经没有能力治疗了。
听到这个消息以后，孙夫人心急如焚，于是与其他人进行了商量以后，决定让中医来试试，于是孙中山先生于2月18日出院，移住铁狮子胡同11号。之所以没有继续回到北京饭店居住，是因为那里不方便煎熬中药，也无法让孙中山先生得到静养。
孙先生先生在开始决定接受中医治疗以后，北京著名的中医陆仲安、施今墨等人，为孙中山西安开出了多付中药让孙中山先生服用，但是病情依然不见好转。由于孙中山先生在参加革命之前是一名医生，本身也精通医术，明白当时自己的病情已恶化。但是孙中山先生以超出常人的毅力强忍着病痛，不仅和病痛作着顽强的斗争。而且每天还坚持阅读各种报纸，关注着中国时局的变化，后来因为自己身体的原因实在是不能读了，还让孙夫人宋庆龄每天读给他听。他就是以顽强而乐观的态度向自己的病魔发起了宣战。
在孙中山先生兵种的期间，孙夫人宋庆龄在孙中山先生病榻前日夜服侍着自己的先生，从不离开，这个伟大的中国女人明白，现在他已经不仅仅是自己的丈夫了，他更是中国的革命领袖，国家需要他活着，所以，在那几天里面，宋庆龄几乎没有正常睡过觉。
不仅仅是这样，全国各地人民都在关心着孙中山先生的病情，每天都有许多群众和中外记者不分昼夜围在住宅外等候消息。
但是，认得生命在自然界的力量毕竟是渺小，你即使有着在顽强的意志，在生老病死之前也是不堪一击的，孙中山先生的病情也是每天都在恶化着，孙中山先生明白自己的时日已经不多了，就在3月11日上午的时候，孙中山先生在孙夫人宋庆龄的搀扶之下，再由自己口述，汪精卫代为起草的“政治遗嘱《总理遗训》”、“家事遗嘱”和“致苏联政府遗书”三份文件上签署了自己的名字。11日晚上的时候，孙中山先生就开始陷入昏迷状态。清晨9时25分的时候，中国革命的先行者，一代伟人孙中山在北京逝世，享年59岁。在孙中山先生弥留之际，孙中山断断续续地轻声呼着“和平……奋斗……救中国”。可以说孙中山知道最后都在为中国的革命事业所奋斗着。
在孙中山先生逝世以后，马上就先在孙中山先生的驻地顾府西路第二进院北房设立灵堂，让孙中山先生的家人能够举行简短的告别仪式仪式，随后就将孙中山先生的将遗体送往协和医院施行防腐处理，并且决定在北京中央公园进行公祭。而公祭计划一推出，就遭到执政府执政的段祺瑞的反对。引为段祺瑞知道自己执政基础不稳，便担心这次群众性的追悼活动会引发政治运动，从而对他的统治造成威胁。于是他就不准在市中心举行孙中山的追悼活动，要求他们的公祭在外城的天坛举行。当时的北京还不像现在北京，天坛已经就是在郊区了，由于天坛地处偏僻，交通也放不方便，于是于右任、李烈钧等国民党大佬们便与段祺瑞据理力争，后来还是北京警备总司令鹿钟麟又与段祺瑞去反复交涉，段祺瑞才不得不让步，同意公祭在中央公园举行。