在同盟成立大會上，許多人談到實行革命，辯論紛紛，對改良派的主張予以了有力的回擊。他們列舉許多曆史事實，揭露清王朝推行民族壓迫政策的罪行，戳穿改良派為清政府掩飾的欺騙宣傳，進一步論證了民族革命的必要性和正義性，提出“排滿”並不是要殺盡滿族人，而是聯合包括廣大的貧苦的滿族民眾，反對一小撮統治者。指出因革命而流血是不可避免的，也是不足害怕的；唯有通過暴力革命，才能獲得民族的解放和社會的進步，解除億萬人民所受的痛苦。革命不但不會招致帝國主義幹涉，反而是挽救民族危亡，避免列強瓜分的唯一途徑。愛國必須與革命聯合起來，離開了民族革命而談愛國，實際上是宣傳奴化思想；離開民主革命而談愛國，實際上是為封建專製統治盡忠效勞。中國人民完全有能力推翻君主專製製度，建立一個民主共和的國家。在中國實行“開明專製”，實際上是要使中國人民永遠處於被清朝統治者所奴役的地位，“政治革命”的意義是要推翻清朝封建專製統治，在中國建立資產階級共和國。民主共和是大勢所趨，人心所向，中國人民必須為建立一個民主共和的國家而奮鬥。李四光聽了這些人的發言，激動不已，更是耳目一新，更加堅定了他為孫中山先生所倡導建立民主共和的國家而努力奮鬥的信念和決心。孫中山也始終帶著和藹沉默的風度，傾聽大家的發言。忽然，有人提出一個問題，說：“我們是排滿革命，假如滿人要加入同盟會，我們怎麼辦？”會場為之嘩然，都以為這位朋友的說話太無意識。這時，隻見馬君武站了起來，回答說：“我們是反對賣國亡國的滿清政府，如果滿人中有與我們誌同道合的，我們當然歡迎。”全體立刻鼓掌，孫中山鼓掌，李四光也跟著鼓掌。事實上，同盟會成員對孫中山提出的中國同盟會的綱領的態度並不一致。有的隻接受民族主義綱領，在籌備會上就有人提議定名為“對滿同盟會”。有的不讚成或忽視土地綱領，隻接受民族、民權的“二民主義”。表示讚成三民主義綱領的，在具體解釋上也存在著很大的差異。盡管如此，在同盟會成立以前，雖然存在著興中會、華興會等革命團體，但基本上沒有脫離舊式會黨的組織形式和活動方式，而且帶有濃厚的地域色彩。同盟會具備了近代資產階級革命政黨的規模條件，並成為當時領導全國革命運動的中心。
同盟會設計了一套比較完整、係統的組織方案。選舉孫中山為總理，按“三權分立”原則，設執事、評議、司法三部。黃興主持執事部庶務科，總理外出時由庶務代理一切，相當於協理。並依章程規定，定東京為同盟會總部所在地，國內分東、西、南、北、中五個支部，支部下按省設立分會，海外華僑分南洋、歐洲、美洲、檀香山四個支部，支部下按國別、地區設立分會。
散會後，李四光同馬君武在回寓所的路上，不意遇著湖北留學生監督李寶巽。他是一個漢軍旗，思想頑固守舊。這位“奴才”開口便說：“你們小孩子不讀書，到外麵幹些什麼，我都知道，再不要胡鬧！”李四光和馬君武不願理睬他，轉身走去。這時，李四光聯想起馬君武在大會上的發言，便半開玩笑半認真地說：“你去請他加入同盟會好不好？”馬君武聽了哈哈大笑。
李四光參加同盟會之前，雖然痛恨清朝政府的腐敗和它所帶來的民族災難，迫切要求改變這種現狀，但是，他的思想主要還是受了康有為、梁啟超要求學習西方、變法維新的影響，認為中國所缺的，主要是物質文明。所謂物質文明，不過是指那些輪船、火車、大炮之類。到了日本以後，他逐步開始接受孫中山先生的資產階級民主革命思想，認識到國家要富強、昌盛，民族要免受欺壓、淩辱，非從政治上先來個改變不可。而要實現這一點，康、梁主張的改良道路是行不通的，必須推翻清朝政府，建立民主共和的國家。至於用什麼辦法去推翻滿清王朝，在一段時間裏他是不明確的，甚至認為這方麵的問題，應該由社會活動家去考慮，而他自己則應該在發展祖國的科學技術方麵多做些工作。
1905年10月，同盟會創辦了機關刊物《民報》。孫中山先生在發刊詞中，將同盟會的十六字革命綱領歸結為民族、民權、民生三大主義，即所謂三民主義，並且宣布要將三民主義“灌輸於人心，而化為常識”。
民族主義包括“驅除韃虜，恢複中華”兩項內容，即推翻清王朝統治，變半殖民地半封建的中國為民族獨立的中國。孫中山批判了革命黨內存在的片麵“反滿”思想，指出：“民族主義，並非是遇著不同族的人便要排斥他”；“我們並不是恨滿洲人，是恨害漢人的滿洲人。假如我們實行革命的時候，那滿洲人不來阻害我們，絕無尋仇之理。”孫中山與當時一些激進的資產階級革命分子認識到，中國社會所以陷入“外邦逼之”的境地，主要原因就在於反動腐朽的清政府是帝國主義統治中國的工具。中國人民與清朝統治者之間的矛盾，成為帝國主義與中華民族的矛盾、封建主義與人民大眾的矛盾的焦點。同盟會民族主義綱領的提出，最大限度地孤立了清朝統治者，大大加速了清王朝土崩瓦解的過程。
民權主義的內容是號召推翻封建專製主義的統治，建立資產階級的民主共和國，使國民享有參政權。孫中山指出“中國數千年來都是君主專製政體，這種政體，不是平等自由的國民所堪受的”；“就算漢人為君主，也不能不革命”。他把民族主義與民權主義緊密結合起來，指出：“我們推倒滿洲政府，從驅除滿人那一麵說是民族革命，從顛覆君主政體那一麵說是政治革命，並不是把它分作兩次去做。”要廢除君主專製製度，不是專靠“民族革命”可以成功的，必須進行“政治革命”。
民生主義的具體內容為“平均地權”。為了預防貧富分化和對立，解決土地問題是中國革命後的迫切任務，並製定出具體的解決辦法，即“核定天下地價，其現有之地價，仍屬原主所有；其革命後社會改良進步之增價，則歸於國家，為國民所共享。”
同盟會的綱領是一個比較完整的資產階級民主主義革命的綱領。在動員和組織群眾推翻封建帝製，建立民主共和國的鬥爭中，起了巨大的作用。以孫中山為首的革命民主派堅持通過武裝鬥爭推翻清朝統治，建立民主共和國的資產階級革命立場，團結和發展了革命力量，推動了革命形勢的向前發展，促進了革命高潮的到來。
同盟會總部在東京的成立，引起了清朝政府的恐慌，立即密托日本政府對革命黨人“隨時蹤跡，窺其舉動”，日本文部省發布命令，加強對中國留日學生的約束和控製。為此，遭到了中國留日學生的普遍反對。路礦學堂首先罷課，李四光所在的弘文學院繼之，兩三天內波及各校。李四光當然也參加了反對日本政府對中國留日學生禁阻的罷課行動。個別愛國留學生不惜生命，抗擊日本政府的這個無理的行為，陳天華就是其中的一個。
陳天華，1875年出生，湖南新化人，1896年隨父遷新化縣城，為小販。後得族人幫助，入資江書院讀書，旋又考入新華求實學堂。1903年由該學堂資送日本留學，入李四光所在的弘文學院師範科，很快地接受了孫中山的民主革命思想。他懷著對祖國的無比熱愛和對帝國主義的深仇大恨，寫成了《警世鍾》和《猛回頭》等書，宣傳革命思想，主張反對帝國主義，推翻“洋人的朝廷”清政府，建立民主共和國，挽救民族危亡。1904年回國，與黃興、宋教仁等在長沙創立華興會，參與策劃在湖南武裝起義，事泄逃亡日本，參加組建了中國同盟會。當日本文部省頒布《取締清國留日學生規則》，他奮起反對，投入日本大森海灣自殺，勉勵人們“去絕非行，共講愛國”，並給留日學生總會一封信，要求堅持鬥爭。
陳天華憤而投海自殺，鼓勵了留日學生誓死救國的愛國熱情。中國留日學生總會決定，在日本的中國留學生全體罷學回國，不在日本受辱求學。曹亞伯、馬君武等被選為回國糾察員。
這個消息傳回國內，清政府恐怕事態鬧大，湖廣總督張之洞曾兩次打電報給湖北留日學生，一麵勸阻，一麵威脅。“各該學生不聽官師父史訓誡，藉端索費回國，罷學業於不顧，大負本部堂期望之意，凡動身回國者，以後永不準再請遊學，其尚未動身者，應即責任該監督迅速傳諭各生，將學費繳回，……勿自得擅歸，若不遵此諭，即係無誌向學人，本部堂斷不稍加姑息。”
當李四光準備同其他留日學生一起歸國的時候，孫中山打來了電報，不讚成留日學生全體回國，怕同盟會員大批回國後，有被清政府一網打盡的危險。同時，日本政府受了國內外輿論的壓力，也不得不表示讓步，答應了中國留日學生提出的多項條件，其中包括正式承認中國留學生會館的合法權利。1906年11月，中國留日學生開始複課。就這樣，李四光沒有回國，而是繼續留在日本學習，直到從大阪高等工業學校畢業後，才回到祖國，這是1910年的事了。