革命团体文学社、共进会举行联合大会，商定起义计划，组织起义领导机关，推蒋翊武为总指挥，孙武为参谋长。10月10日发动武昌起义。

        起义军征募的新兵准备开往前线.清廷为扑灭四川的人民起义，派出大臣端方率领部分湖北新军入川镇压，致使清军在湖北防御力量减弱，革命党人决定在武昌发动起义。1911年9月14日，文学社和共进会在同盟会的推动下，建立了统一的起义领导机关，联合反清。9月24日，两个革命团体召开联席会议，决定10月6日发动起义。革命党人的活动被湖北当局察觉，处处提防，再加上同盟会的重要领导人黄兴、宋教仁等未能赶到武汉，起义延期。
　　10月9日，孙武等人在汉口俄租界配制炸弹时不慎引起爆炸。俄国巡捕闻声而至，搜去革命党人名册、起义文告等，秘密泄露。湖广总督瑞澄下令关闭四城，四处搜捕革命党人。情急之下，革命党决定立即于10月9日晚12时发动起义。但武昌城内戒备森严，各标营革命党人无法取得联络，当晚的计划落空。
　　新军中的革命党人自行联络，约定以枪声为号于10月10日晚发动起义。10月10日晚，新军工程第八营的革命党人打响了武昌起义的第一枪，夺取位于中和门附近的楚望台军械所，吴兆麟被推举为临时总指挥。缴获步枪数万支，炮数十门，子弹数十万发，为起义的胜利奠定了基础。
　　此时，驻守武昌城外的辎重队、炮兵营、工程队的革命党人亦以举火为号，发动了起义，并向楚望台齐集。武昌城内的29武昌起义示意图标的蔡济民和30标的吴醒汉亦率领部分起义士兵冲出营门，赶往楚望台；尔后，武昌城内外各标营的革命党人也纷纷率众起义，并赶向楚望台。起义人数多达3000多人。
　　10月10日晚上10点30分，起义军分三路进攻总督署和旁边的第八镇司令部。并命已入城之炮8标则在中和门及蛇山占领发射阵地，向督署进行轰炸。起初，起义军没有一个强有力的指挥，加上兵力不够，进攻受挫。晚12点后，起义军再次发起进攻，并突破敌人防线，在督署附近放火，以火光为标志，蛇山与中和门附近的炮兵向光处发炮轰击。湖广总督瑞澄打破督署后墙，从长江坐船逃走，第八镇统制张彪仍旧在司领部顽抗。起义军经过反复的进攻，终于在天亮前占领了督署和镇司令部。张彪退出武昌，整个武昌在起义军的掌控之中。
　　汉阳、汉口的革命党人闻风而动，分别于10月11日夜、10月12日光复汉阳和汉口。起义军掌控武汉三镇后，湖北军政府成立，黎元洪被推举为都督，改国号为中华民国，并号召各省民众起义响应。
　　武昌起义胜利后的短短两个月内，湖南、广东等十五个省纷纷宣布脱离清政府宣布独立。1912年1月1日，中华民国临时政府在南京成立，孙中山被推举为临时大总统。1912年2月12日，清帝溥仪退位，清朝灭亡
　　另外，端方率湖北新军第八镇第十六协第三十一标及三十二标一部入川镇压四川起义，至四川资州，11月27日新军哗变，端方为军官刘怡凤所杀。