革命團體文學社、共進會舉行聯合大會，商定起義計畫，組織起義領導機關，推蔣翊武為總指揮，孫武為參謀長。10月10日發動武昌起義。

起義軍徵募的新兵準備開往前線.清廷為撲滅四川的人民起義，派出大臣端方率領部分湖北新軍入川鎮壓，致使清軍在湖北防禦力量減弱，革命黨人決定在武昌發動起義。1911年9月14日，文學社和共進會在同盟會的推動下，建立了統一的起義領導機關，聯合反清。9月24日，兩個革命團體召開聯席會議，決定10月6日發動起義。革命黨人的活動被湖北當局察覺，處處提防，再加上同盟會的重要領導人黃興、宋教仁等未能趕到武漢，起義延期。
　　10月9日，孫武等人在漢口俄租界配製炸彈時不慎引起爆炸。俄國巡捕聞聲而至，搜去革命黨人名冊、起義文告等，秘密泄露。湖廣總督瑞澄下令關閉四城，四處搜捕革命黨人。情急之下，革命黨決定立即於10月9日晚12時發動起義。但武昌城內戒備森嚴，各標營革命黨人無法取得聯絡，當晚的計畫落空。
　　新軍中的革命黨人自行聯絡，約定以槍聲為號於10月10日晚發動起義。10月10日晚，新軍工程第八營的革命黨人打響了武昌起義的第一槍，奪取位於中和門附近的楚望台軍械所，吳兆麟被推舉為臨時總指揮。繳獲步槍數萬支，炮數十門，子彈數十萬發，為起義的勝利奠定了基礎。
　　此時，駐守武昌城外的輜重隊、炮兵營、工程隊的革命黨人亦以舉火為號，發動了起義，並向楚望台齊集。武昌城內的29武昌起義示意圖示的蔡濟民和30標的吳醒漢亦率領部分起義士兵衝出營門，趕往楚望台；爾後，武昌城內外各標營的革命黨人也紛紛率眾起義，並趕向楚望台。起義人數多達3000多人。
　　10月10日晚上10點30分，起義軍分三路進攻總督署和旁邊的第八鎮司令部。並命已入城之炮8標則在中和門及蛇山占領發射陣地，向督署進行轟炸。起初，起義軍沒有一個強有力的指揮，加上兵力不夠，進攻受挫。晚12點後，起義軍再次發起進攻，並突破敵人防線，在督署附近放火，以火光為標誌，蛇山與中和門附近的炮兵向光處發炮轟擊。湖廣總督瑞澄打破督署後牆，從長江坐船逃走，第八鎮統制張彪仍舊在司領部頑抗。起義軍經過反覆的進攻，終於在天亮前占領了督署和鎮司令部。張彪退出武昌，整個武昌在起義軍的掌控之中。
　　漢陽、漢口的革命黨人聞風而動，分別於10月11日夜、10月12日光復漢陽和漢口。起義軍掌控武漢三鎮後，湖北軍政府成立，黎元洪被推舉為都督，改國號為中華民國，並號召各省民眾起義回響。
　　武昌起義勝利後的短短兩個月內，湖南、廣東等十五個省紛紛宣布脫離清政府宣布獨立。1912年1月1日，中華民國臨時政府在南京成立，孫中山被推舉為臨時大總統。1912年2月12日，清帝溥儀退位，清朝滅亡
　　另外，端方率湖北新軍第八鎮第十六協第三十一標及三十二標一部入川鎮壓四川起義，至四川資州，11月27日新軍譁變，端方為軍官劉怡鳳所殺。