Ngày 16/8/1945, tại làng Kim Long, xã Tân Trào, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang, Quốc dân Đại hội Tân Trào đã chính thức khai mạc. 60 đại biểu từ ba miền đất nước và hải ngoại đại diện đủ các giới nam phụ lão ấu, các đảng phái chính trị, các đoàn thể cứu quốc đã về dự. Đại hội đã thống nhất thông qua quyết định tổng khởi nghĩa giành chính quyền về nhân dân.
“Quốc dân Đại hội Tân Trào có ý nghĩa là một Quốc hội lâm thời, hay là một tiền Quốc hội bởi vì cách mạng chưa thành công" - Đại tướng Võ Nguyên Giáp đánh giá tại Hội nghị khoa học Kỷ niệm 50 năm Quốc dân Đại hội Tân Trào năm 1995 - "Quốc dân Đại hội tạo căn cứ pháp lý cho sự ra đời chế độ cộng hoà dân chủ của nước ta, cho một Chính phủ lâm thời của nước Việt Nam Dân chủ Cộng hoà khi cách mạng thành công”.
Là 1 trong 60 nhân chứng dự Quốc dân Đại hội Tân Trào, bác sĩ Nguyễn Dương Hồng (Đại biểu Quốc hội khóa I, tỉnh Bắc Giang, năm 1946) đã viết một số trang hồi ức chia sẻ hành trình về dự sự kiện lịch sử này như sau: “Đường lên Tân Trào không xa, nhưng phải đi vòng vèo, lại còn chờ giao thông, nên tới nơi tính hết hơn 10 ngày.
Chúng tôi tới Tân Trào chiều 15/8 và chiều 16/8 dự lễ xuất phát của đoàn quân do anh Võ Nguyên Giáp chỉ huy đi đánh Thái Nguyên, sau đó tới đình Tân Trào dự đại hội. Đại hội họp cả sáng 17/8, bầu Ủy ban Giải phóng Dân tộc do Hồ Chủ tịch đứng đầu”.
Ủy ban Dân tộc Giải phóng - hoạt động như Chính phủ lâm thời - do cụ Hồ Chí Minh làm Chủ tịch, ông Trần Huy Liệu làm Phó Chủ tịch và các ủy viên là: Nguyễn Lương Bằng, Đặng Xuân Khu (tức Trường Chinh), Võ Nguyên Giáp, Phạm Văn Đồng, Dương Đức Hiền, Chu Văn Tấn, Nguyễn Văn Xuân, Cù Huy Cận, Nguyễn Đình Thi, Lê Văn Hiến, Nguyễn Chí Thanh, Phạm Ngọc Thạch, Nguyễn Hữu Đang. Thường trực Ủy ban gồm 5 người: Hồ Chí Minh, Trần Huy Liệu, Phạm Văn Đồng, Nguyễn Lương Bằng, Dương Đức Hiền.
Đồng thời, Đại hội thông qua Chương trình 10 điểm của Mặt trận Việt Minh. Về sau, Đại tướng Võ Nguyên Giáp đánh giá: “Có thể coi chương trình 10 điểm này như Hiến pháp lâm thời của nước Việt Nam Dân chủ Cộng hoà”.
Đại hội cũng quy định Quốc kỳ là lá cờ đỏ có ngôi sao vàng 5 cánh ở giữa, Quốc ca là bài “Tiến quân ca” của nhạc sĩ Văn Cao.
Không khí đại hội sôi nổi như những cuộc tranh luận nghị trường tại Quốc hội sau này. Nhà văn Nguyễn Đình Thi, một đại biểu kể lại tại Hội nghị khoa học kỷ niệm 50 năm Quốc dân Đại hội Tân Trào năm 1995: “Bác bảo các đại biểu có thắc mắc gì thì hỏi. Tôi còn nhớ, anh Trần Đức Thịnh, lúc đó là Xứ uỷ viên phụ trách nông vận, đã nói rất hăng, nêu nhiều vấn đề gai góc”.
Ngày 17/8/1945, đại hội bế mạc. Thay mặt Ủy ban Dân tộc Giải phóng, Chủ tịch Hồ Chí Minh đã đọc lời tuyên thệ: “Chúng tôi là những người được Quốc dân đại biểu bầu vào Ủy ban Dân tộc Giải phóng để lãnh đạo cuộc cách mạng của nhân dân. Trước lá cờ thiêng liêng của Tổ quốc, chúng tôi nguyện kiên quyết lãnh đạo nhân dân tiến lên, ra sức chiến đấu chống quân thù, giành lại độc lập cho Tổ quốc. Dù phải hi sinh đến giọt máu cuối cùng không lùi bước”.