由于长期为革命奔波，孙中山积劳成疾，得了肝癌。加上这次北上，长途跋涉，操劳不息，使病情加重。到了北京后，段祺瑞又以善后会议与孙中山倡导的国民会议相对抗，激起孙的愤怒，因而也使其病情更为恶化。到北京仅五天，孙中山就不得不住进协和医院进行治疗。
孙中山住院后，医生就根据过去的病情与现在的危急情况，建议开刀。经宋庆龄劝说，孙中山答应做手术。
1925年1月25日，实施开刀手术，医生检查全肝，发现癌细胞已四处蔓延，无法割治。
2月12日，张静江见西医治疗效果不大，建议改用中医。宋庆龄、孙科及周围的人都请孙中山改用中医。孙认为在协和医院吃中药是不可以的，如果必用中医，只能迁出医院。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。
延至20日，孙中山的病情加重，医生认为回天乏术，不如趁他还清醒，请示遗言。于是随孙服侍诸人便推汪精卫、孙科(孙中山长子)、宋子文(妻弟)、孔祥熙(连襟)四人为代表请示孙。
汪精卫以委婉的语气对孙说：“当先生住进协和医院时，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。先生如果早日康愈，这些教诲也是我们的典范。先生虽有力量抵抗病魔，我们也愿意替先生分忧，今天先生精神颇好，应该留下一些教诲，让同志们受用。”
孙中山听后，闭上眼睛沉默了一会，然后睁开眼睛郑重地说：“如果我的病痊愈，我要说的话很多，待我先赴温泉休养，静静地想一想，以后再讲给人们听，万一我死了，就由你们去做吧。”
汪精卫等人再请孙中山，说国民党正处于关键时期，如果党的领袖没有一个指导方针，大家很难有所抉择。孙中山沉默了很久，才说：“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，前途危险，我不说也好，因为如此你们较容易应付未来的环境。”孙中山歇了一会儿，又说：“我着的书不是很多吗？各同志可以好好念念。”
汪精卫答道：“我们还是请求先生留几句话下来。”孙说：“你们要我说些什么？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。”孙中山睁开眼睛说：“好，就念给我听吧。”
于是，汪精卫就把草拟好的稿子念给孙中山听。第一篇是政治遗嘱，内称“现在革命尚未成功，凡我同志，务须依照余所著《建国方略》、《建国大纲》、《三民主义》及《第一次全国代表大会宣言》继续努力，以求贯彻”等等。第二篇是家事遗嘱，内容是：“全因尽瘁国事，不置家产。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。”
这两篇遗嘱，孙中山都感到满意，汪精卫本想取笔墨以请孙中山签字。这时，宋庆龄在房外哭得很厉害。孙听到哭声，对汪说：“你先收好，我还不至于就死，改天再签字吧！”
3月11日，孙中山病情加重，但神志尚清醒，自知将不久于人世，乃对等候在病床边的亲属和汪精卫等人说：“我现在要和你们分别了，把前次预备的两张稿子拿来，我签字。”汪遂把遗嘱稿和墨水笔呈上，孙吃力地在遗嘱上签上自己的名字。随后由亲属宋庆龄、孙科及张静江、吴稚晖、汪精卫、宋子文、孔祥熙、戴恩赛、邵元冲、戴季陶、邹鲁、陈友仁、何香凝依次签字为证明人，汪精卫署笔记者。
次日上午9时，孙中山溘然长逝。
