著名成员有：孙中山、黄兴、宋教仁、陈天华、章太炎、胡汉民、汪精卫、陶成章、朱执信、章炳麟、蔡元培、秋瑾，唐绍仪、汪兆铭、蒋洗凡、廖仲恺、陈其美、谭人凤、刘揆一、刘师培、唐群英、何香凝、阎锡山等。

中国同盟会于1905年8月20日在日本东京赤阪区霞关阪木金弥子爵的宅邸召开成立大会。其前身是华兴会和兴中会，除此之外还有复兴会、科学补习所等多个组织参加，成员较多。孙中山被推举为总理，黄兴等任庶务，女会员方君瑛担任暗杀部长，评议部议长是汪精卫，司法部判事长为邓家彦、检事长为宋教仁。

同盟会员中的8位著名共产党人：朱德、林伯渠、吴玉章、董必武、杨殷、苏兆征、张云逸、李四光。李四光是参加1905年8月20日中国同盟会成立大会的年龄最小的会员，曾受到孙中山的赞扬。1958年，69岁的李四光加入了中国共产党。