武昌起义爆发后，李烈钧返回九江，参加起义，被推举为中华民国九江军政分府总参谋长，不久任海陆军总司令，后应黎元洪之请，率领起义军救援武昌，阻击北洋军的进攻，被任命为五省联军总司令兼中央军司令。

1912年中华民国成立后，李烈钧被江西省议会选为江西都督，上任后，他进行政治、军事、经济和教育方面的一系列改革，效果明显，经他整顿治理后，局势很快稳定下来。由此，李烈钧也深得江西各界群众的拥护。

袁世凯出任中华民国临时大总统后，大肆破坏共和，进而企图消灭南方各省革命势力。虽然李烈钧曾多次反对袁世凯的倒行逆施，但由于李烈钧年仅30岁，袁世凯认为他年少气盛，乳臭未干，成不了气候，并不把他放在眼里。

李烈钧督赣期间，曾电邀孙中山来赣视察。袁世凯熟知孙中山在海内外的声望和影响，也清楚李烈钧在江西的威信，更忌讳孙李两人的接触，为了阻止孙李交往，袁世凯立即派特使携款南下江西进行游说拉拢。

尽管袁世凯以200万元相赠，并以“到北京与他一晤，即晋勋一级”为诱饵，试图买通李烈钧，但李丝毫不为所动，反而怒斥来使说：“余思建勋业于国家，岂丑类所诱耳！”袁世凯讨了个没趣。

李烈钧拒绝袁世凯的收买后，更加旗帜鲜明地表达对孙中山的支持。当年10月，孙中山受李烈钧之邀到江西视察，受到江西人民的热烈欢迎。李烈钧更是大力宣传，做好周密的接待工作。孙中山到达江西后，李烈钧以隆重礼仪来欢迎孙中山，并举行了盛大的阅兵仪式；又组织江西各界举行欢迎大会，请孙中山发表演讲。此举极大鼓舞了江西群众维护共和的爱国热情。

李烈钧邀请孙中山到江西视察，表达了自己对共和、对孙中山的坚定敬仰，也让袁世凯彻底打消了拉拢李烈钧的幻想，于是对他怀恨在心，咒骂他是不通情理的“硬头蛮子”。不久，袁世凯派人到江西煽动叛乱，被李烈钧及时识破并平息。

1913年3月，袁世凯派人暗杀宋教仁，接着调集军队。5月5日李烈钧因联合湖南、广东、安徽革命党人通电反对袁世凯而被袁免职，7月12日，李烈钧响应孙中山、黄兴号召，在九江湖口举行起义，就任讨袁军总司令，并发布讨袁檄文，通电全国，痛斥袁世凯“意图破坏共和，为全国之公敌”，“二次革命”由此爆发。