1911年广州“三·二九”起义像一声春雷，震撼着中国大地，鼓舞人们继续奋斗。长江流域的革命形势迅速发展。清政府以“铁路国有”为名，将民办的川汉、粤汉铁路收归国有。在湖南、湖北、四川相继掀起了保路运动。为了推动这个地区的革命运动，宋教仁、陈其美、谭人凤等人在上海组成同盟会中部总会，总机关设在上海。
1911年5月，湖北最大的两个革命团体文学社和共进会酝酿联合。文学社，1911年1月下旬在武昌成立，蒋翊武任社长。他们在湖北新军中开展工作；共进会，由焦达峰、孙武等人发起，1907年在日本东京成立，1909年在武昌设共进会总部，谋划在长江流域发动起义。经过几次协商，两个团体达成了联合的协议。不久，保路运动如火如荼，武汉也沸腾了。《大江报》发表时评《大乱者救中国之药石》，发出了武装起义的信号。
为了镇压四川人民的保路斗争，清政府把驻防湖北的新军第三十一标和三十二标一营调往四川，随后，又将四十一标凋往宜昌、沙市。武汉地区防务空虚。
新军陆续外调，加强了武汉革命党人的紧迫感。9月14日，共进会和文学社的代表在武昌雄楚楼十号刘公的寓所开会。大家一致同意不再用文学社和共进会的名称，而以武昌革命党人的身份同满清拼搏。24日，共进会和文学社召开联合大会。会议确定10月6日（中秋节）起义，推蒋翊武为临时总司令、孙武为参谋长，并决定当天就组成军政府。
就在召开大会的这天下午，发生了一件意外的事。驻在南湖的新军八标三营两个士兵要请长假离营，同营的士兵设宴送别。席上行令劝酒，慷慨悲歌，排长闻声跑来干涉，士兵愤而拖炮暴动。这事在社会上引起很大震动。“八月十五杀鞑子”的流言到处传播，闹得满城风雨。清政府非常恐慌。湖广总督瑞澂调集兵力加强对总督衙署的防卫，并下令收缴各营士兵的子弹，中秋节禁止兵士外出，加派城门岗哨，实行宵禁。10月6日起义已经难以实行，起义总指挥部决定，将起义日期改为10月11日。
10月9日，正当革命党人紧锣密鼓地进行各项准备工作时，又发生了一件意外的事。这一天的中午，孙武在汉口俄租界宝善里十四号机关装配炸弹，在旁边观看的人不小心，把纸烟的火屑飘落到炸药中，顿时引起爆炸，声震四邻，浓烟滚滚。孙武受伤被送往医院。俄国巡警听到爆炸声赶到现场，发现那里原来是一个革命机关，搜出了炸药、旗帜、符号、文告和印刷好的钞票。起义的秘密因此泄露。湖广总督下令关闭四方城门，速调巡防营、守卫队大肆搜捕革命党。
严峻的意外事变，迫使革命党人迅速作出决定。指挥部经过研究，决定立即行动。蒋翊武以临时总司令的名义，在10月9日的下午5时发布起义命令，规定当天晚上12时，以南湖炮队鸣炮为信号，城内的一齐行动，所有起义部队一律以左臂缠白布为标志。命令写好后，派人送去往各标营；同时派汤玉麟向南湖炮队传达。蒋翊武、刘复基、彭楚藩在总指挥部等候。临近晚12点时，一队军警突然闯进指挥部。刘、彭被捕，蒋乘机逃脱。革命党人杨宏胜在运送子弹途中被捕。晚12点，各标营的革命党人急切地等候着南湖方向的炮声，却一夜寂静。原来负责向南湖炮队传达命令的汤玉麟，因城内戒备森严，没法出城，命令没有送到。10月10日凌晨，彭楚藩、刘复基、杨宏胜三人被杀。敌人按名册继续大肆搜捕。武昌城黑云密布。
三位同志的牺牲和敌人的疯狂搜捕，激起革命党人的极大愤慨。在领导机关被破获，领导人四散的情况下，新军各标中的革命党人秘密串连，相互约定，仍然按照原来的布署，在10日晚发动起义。
1911年10月10日晚，武昌起义爆发。
湖北新军工程第八营打响了起义的第一枪。第八营队官熊秉坤是共进会会员，工程营革命党的总代表，在士兵中有较高的威望。这一天的上午，彭、刘、杨被杀害的消息传来，熊秉坤立即召集会议，布置起义。夜幕降临后，第八营第二排排长陶启胜来查哨，看到金兆龙等人臂缠白布，正在往枪里装子弹，立即警惕起来，责问：“你们要干什么？”金兆龙回答：“准备不测！”陶大怒，吼道：“你要造反吗？”金高声回答：“老子就要造反，你能怎么样？”陶猛扑过去，扭住金的手腕，要护兵把他捕起来。金兆龙大声疾呼：“同志们赶快动手！还等什么！”一直站在旁边的程正瀛立即举起枪，猛击陶的头，陶抱头逃跑，程在后开枪，将陶打死。
枪声就是命令。全营士兵纷纷端着枪从住棚里跑出来。一时枪声大作，军官们四处逃散，起义军很快控制了全营。熊秉坤率领队伍立即向楚望台军械所猛扑，准备夺取枪弹，充实队伍。守卫军械所的也是工程第八营的士兵，听到枪声后，革命党人罗炳顺巧妙地骗过反动长官，打开军械库，分发子弹，然后，罗炳顺向天空鸣枪，宣布起义。这时，熊秉坤率领的起义军赶到。楚望台高地被工程第八营占领。工程营共有士兵四百多人，纷纷赶到楚望台集合。熊秉坤以总代表的名义宣布起义部队为湖北革命军，并布置守卫楚望台和攻击总督署的战斗任务。一拥而来的各路士兵，初次集合到一起，秩序有些混乱，熊秉坤感到指挥有些困难。第八营左队队官吴兆麟这天晚上也在楚望台，士兵宣布起义时，他躲到库房附近，没有露面。他军事知识丰富，在士兵中威信很高。有人提议请他出来担任总指挥。熊秉坤根据大家的意见。便同各队代表商量，决定推举吴兆麟为革命军临时总指挥，由熊秉坤协助。
第二十九标的起义部队在总代表蔡济民的率领下到达楚望台。两军会合后，商讨共同进攻总督署的方案。随后，驻守在附近测绘学堂的学兵和由城外开来的各路起义部队也陆续来到楚望台。当晚，南湖八标的炮队也宣布起义，他们拖着一门门大炮，在楚望台和蛇山两个高地布设阵地，一齐向总督署开炮。隆隆的炮声，为起义部队大壮声威。
这时，敌军在武昌城的西南角，起义军在武昌城的东北角对阵。
当时，驻在武昌城内外的兵力共约20个营，九千余人。当晚陆续宣布起义的约三四千人，清军尚有五千余人。起义军利用自己的有利条件，集中兵力向总督署发起进攻，想尽快摧毁这座湖北的最高统治者的堡垒，打乱敌人的布署，先后发动了三次进攻。在第三次进攻时，起义军占领了八镇司令部，湖广总督瑞澂见形势危急，便让统制张彪坚守，自己从督署墙上挖开的一个洞里爬出去，逃到停泊在江边的楚豫兵舰上。张彪见瑞澂已经逃跑，自己的司令部也被起义军占领，便带着辎重营逃到汉口的刘家庙。
经过反复争夺，天快亮时，起义军攻占了总督署。经过一夜的浴血奋战，武昌全城克复，一面鲜艳夺目的十八星旗，在黄鹤楼上升起。
10月11日和12日，汉口、汉阳相继被起义军占领。武汉三镇升起了革命的大旗。
革命胜利了，革命党人面临的首要任务就是要尽快地建立起自己的政权。10月11日上午枪声刚刚停止，革命党人便聚集在武昌阅马场省谘议局开会，商讨建立军政机构。当天，成立了中华民国军政府湖北都督府，又称湖北军政府。黎元洪被推为都督。湖北军政府成立后，以黎元洪的名义通电全国，宣告武昌光复，同时，电请黄兴、宋教仁、居正到湖北，并请他们转告孙中山先生，请他即速回国，主持大计；军政府还发布了《布告满清罪状檄》、《免税公告》等一系列电文、告示。12日，军政府发布了致驻汉口的英、俄、法、德、日等国领事的照会。
武昌起义就像晴天霹雳，清王朝惊恐万分，立即调集水陆兵力南下，企图夺回武汉三镇，扑灭革命。湖北军政府领导军民进行了艰苦的保卫武汉的战斗。
武昌起义的炮声像春雷，震撼着中国大地，在起义之后的50多天内，先后有14个省宣告独立，脱离清政府。首先响应武昌起义的是湖南省。10月22日，成立中华民国湖南军政府，推焦达峰为都督；同一天，陕西革命党人联合会党发动新军起义，一举占领了西安城，25日组成军政府，推张凤翙为秦陇复汉军大统领；江西革命党于10月23日夜间在九江起义，30日占领南昌城，成立军政府，推吴介璋为都督。此后，山西、上海、江苏、浙江、安徽、广西、广东、福建、云南、贵州、四川、山东相继宣告独立，组成军政府。直隶（今河北省）、河南、东北三省、甘肃、新疆各省的革命党人也进行了多次武装起义，争取本省独立，但因统治势力比较强大，一时未能独立。
