1913年10月6日上午8点，大总统选举会正式开始。当时在京的国民党议员全部出席，加上进步党及其他党派，合计出席人数759人。
国民党议员吴景濂回忆说，选举那天，从西四牌楼到宣武门外虎坊桥一带，都布满了袁世凯安排的军警冒充的假公民，选举所在地众议院更是被“公民团”重重包围。
第一次投票结果，袁世凯得471票，黎元洪得154票，均未达到法定票数。时已正午，未选出总统，议员不能吃饭。在“公民团”的包围之下，议员不能随意出入会场。进步党本部送来面包点心，“公民团”阻止其进场，经解说系拥护袁世凯者方准进入。国民党本部也援例送来食品，则被阻挡场外，“公民团”叫喊：“饿死也是活该”。
第二次投票，袁世凯得497票，黎元洪得162票，还是没有达到法定票数。当时已是傍晚时分，议员们饥肠辘辘，但总统未选出，还是不能散会。
根据“大总统选举法”规定：“当两次投票无人当选时，就第二次得票较多者二名决选之，以得票过投票人数之半者为当选。”因此，议员们在袁世凯与黎元洪之间决选。
为了更快地选出总统，选举会规定：投选此二人之外的选票，以废票论。议员们在内有监视、外有胁迫的情况下，也明白此次如果袁世凯不当选总统，选举不会结束，在进行第三次投票时不得不把票投给袁世凯。这次袁世凯得507票，超过出席议员总数之半数，当选为中华民国第一任大总统。此时已接近晚上10点钟，议员们忍饥挨饿长达14小时。选举结束后，“公民团”高呼“大总统万岁”散去。
4天后的10月10日，是中华民国国庆日，就任中华民国第一任正式大总统的袁世凯身穿陆海军大元帅礼服，出现在故宫太和殿前——他没有选择在国会宣誓就职，而是安然坐在故宫太和殿的御座上举行就职典礼。在曾经的皇帝御座上就任中华民国大总统，袁世凯的这个举动已经有足够的象征意味
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