一、清軍在武漢的部署和革命黨人的起義計劃
清政府鑒於武漢的地理位置十分重要，對該地的設防一向十分重視。1895年，湖廣總督張之洞倣傚西法，編練了兩鎮裝備齊全、訓練有素的湖北新軍。1906年，按全國陸軍編制序列，第一鎮改稱陸軍第八鎮，張彪任統制；第二鎮改稱陸軍第二十一混成協，黎元洪任統領。兩部共有官弁兵夫一萬七千二百五十九人（第八鎮一萬二千零七十一人，第二十一混成協五千一百八十八人）。此外，在武漢及湖北各地還駐有相當數量的巡防營、水師營等舊軍１。巡防營由張彪兼管；水師營統領為陳得龍，歸長江水師提督程允和管轄。武昌起義前夕，新軍在武漢的部署情況是：約有三千人分駐武昌城內，四千人駐武昌城外南湖、塘角等地；約有千餘人駐漢口；約有五百餘人駐漢陽。另有武裝警察二千人和巡防營、督署衛隊等舊軍，駐武昌城內。當時的湖廣總督瑞澂在武漢駐紮重兵，目的是為了鎮壓革命。而實際上相當一部分新軍已被革命黨人所控制，瑞澂等文武大員已經坐在火藥桶上而不自知。
為了鎮壓四川的保路運動和湖北各地的反清群眾，1911年9月上旬，瑞澂等奉命將第八鎮第三十一標及第三十二標兩個營調赴四川（少數人留守武昌），另將第四十一標和第二十九標的幾個營、隊分別調往宜昌、襄陽、鄖陽和湖南嶽陽等地。新軍的調動，固然分散了一部分革命力量，但也使湖北反動統治的腹心地區兵力空虛，有利於發動起義。同年9月14日，在同盟會中部總會２推動下，文學社和共進會決定消除門戶之見，聯合武裝反清。兩個革命組織建立了統一的起義領導機關。軍事方面，由蔣翊武任總指揮，孫武為參謀長。政治方面，由劉公任總理，設軍務、參議、內務、外交、理財等部，負責製造炸彈，起草文告、印信，趕製旗幟、符號等工作。同時，派人往上海邀請黃興、宋教仁等來漢主持起義。黃興得知武漢的有利形勢後，便致電在國外的孫中山，介紹了湖北革命黨人卓有成效的工作和起義的決心，提出了“以武昌為中樞，湘粵為後勁，寧、皖、陝、蜀亦同時響應以牽制之”的起義方針，認為如此則“大事不難一舉而定”３，並要孫中山迅速籌款接濟。黃興對形勢的估計，基本上符合客觀實際，但他沒有及時去武漢領導起義。這時，瑞澂等已聞到起義的風聲，開始四處搜捕革命黨人，加強了防範。在這緊急情況下，孫武等人便於9月24日召開了六十餘人參加的骨幹聯席會議，討論了起義日期和總動員計劃，制定了起義方案。會議確定於10月6日（陰曆中秋節）
舉行起義，並推舉蔣翊武為臨時總司令，孫武為參謀長。對各標、營的任務確定如下：
（一）混成協輜重、工程兩隊負責在塘角放火作為發難信號；同時掩護該協炮營進佔鳳凰山炮台及青山，攔擊海軍艦船。
（二）第八鎮工程第八營負責攻佔中和門內楚望台軍械庫，並佔領中和門，迎接南湖炮隊入城。
（三）第八鎮二十九標二營和三十標一、三營以及測繪學堂學員見到信號後，立即趕往楚望台，協同工程第八營向總督署發起進攻。
（四）第八鎮炮兵第八標在三十二標（留守部隊）掩護下，從中和門進城，在楚望台及蛇山佔領發射陣地，向總督署轟擊。
（五）第八鎮和混成協的騎兵，負責城外警戒和通訊聯絡。
（六）第八鎮三十一標、混成協四十一標（留守部隊）負責佔領蛇山，掩護炮隊佔領發射陣地。
（七）混成協四十二標駐漢口的部隊佔領武勝關；四十二標駐漢陽兵工廠的部隊控制兵工廠和佔領龜山炮台。
（八）憲兵營起義者，負責偵察官方情報，將軍事要點之防備情況隨時報告起義總司令部。
此外，派人通知湖南的焦達峰，請他按原定成約，屆時起事響應。
會議當天，發生了南湖炮隊少數參加革命團體的士兵反抗長官壓迫而企圖暴動的事件，引起了湖北統治當局的注意。10月3日，湖廣總督瑞澂召集首縣１和管帶以上文武官員緊急會議，決定調巡防營、教練隊等駐守督署及附近各要道；令張彪、黎元洪督率所部日夜巡城；派艦船游弋江面；對楚望台軍械庫加派人員監守；收繳士兵子彈，實行械彈分離。革命黨人鑒於清軍已有戒備，加之湖南策應起義的準備工作尚未就緒，遂決定延期起義，並派人催促隨隊前往岳陽的蔣翊武速回武漢。
10月9日，孫武在漢口俄租界寶善裡十四號配製炸藥時，不慎引起爆炸。孫武受傷被送入醫院，其餘人員倉促轉移。俄國巡捕聞聲趕赴現場，搜去革命黨人名冊、起義文告、旗幟、印信等物，並轉交總督署。瑞澂立即下令關閉四城，急調巡防營分守各街巷，四出搜捕革命黨人。在風雲突變之際，適蔣翊武從岳陽趕回武昌起義總機關，當即與劉復基、彭楚藩、楊宏勝１等研究對策。劉復基認為“與其坐而被捕，不如及時舉義”。蔣翊武亦認為，“再無別法，只有前干，或可死中求生。”２遂決定於當晚12時，以城外南湖炮隊鳴炮為號，發動起義。蔣翊武根據原定計劃，以臨時總司令名義下達了起義命令，重新明確了各標營的具體任務。不料就在當天，楊宏勝往工程第八營運送炸藥時不幸被捕；起義總機關也突然被軍警包圍，劉復基、彭楚藩等人被捕，蔣翊武乘隙逃脫，離開武漢。武昌戒備森嚴，城內外交通斷絕，起義的命令未能及時送達城外的炮隊，城內的部隊亦未全部接到命令，結果南湖的炮聲未響，各標營均未行動，起義計劃遂告流產。
10月10日清晨，瑞澂下令將彭楚藩、劉復基、楊宏勝三人殺害；加強督署的防衛及要道的巡邏；傳令各標營停止操課，子彈一律上交，禁止官兵出營。在巡警的搜抄下，又有一些革命機關遭到破壞，三十多名革命黨人和不少無辜群眾被捕入獄，武昌城籠罩在白色恐怖之中。
二、武昌首義，光復武漢三鎮（參見附圖二十三）
（一）工程營首先舉事，奪占軍械庫
瑞澂採取嚴厲鎮壓措施，武漢革命黨領導人有的被捕，有的走避，對武裝起義無疑是個沉重打擊。瑞澂洋洋自得地電奏清廷，聲稱他“不動聲色，一意以鎮定處之”，“俾得弭患於初萌，定亂於俄頃”，“現在武昌漢口地方一律安謐”。１愚蠢的瑞澂對形勢作出了完全錯誤的估計。
由於革命黨人在新軍中的工作比較深入，組織比較隱蔽，各標營中的革命組織未遭破壞，革命力量未受大的損失。在危急關頭，第八鎮二十九標、三十標的革命黨人蔡濟民、吳醒漢與工程第八營的熊秉坤、金兆龍等秘密聯絡，約定於10月10日晚，以槍聲為號，按原計劃發難，並立即分頭通知各標營。駐城外的混成協輜重隊的革命黨人也不約而同地進行了舉義的部署，與附近的炮營、工程隊的革命黨人取得了聯繫。
當晚，工程第八營的革命代表將收集所得的數盒子彈分發各革命黨人，打死了反對武裝起義的軍官，並連放三槍作為起義信號。熊秉坤等急率數十人趕赴中和門附近的楚望台軍械庫，該營左隊守庫的革命黨人立即響應，順利地佔領了該庫。楚望台軍械庫為湖北新軍的重要軍火庫，儲有從國外購買的雙筒毛瑟槍一萬餘支，單筒槍一萬五千支，漢陽造步槍數萬支，炮
數十門，子彈數十萬發。起義軍首先佔領該庫，對武昌起義的勝利起了重要作用。
工程第八營佔領楚望台後，陸續集合了二百餘人，推舉原日知會幹事、隊官（相當於連長）吳兆麟為臨時總指揮。吳便整理隊伍，作了如下部署：以兩個排防守軍械庫；以兩個排襲擊軍械庫東西兩側的三十標及憲兵營的旗兵；以一個隊奪占中和門，迎接炮隊入城；派數人向通湘門、中和門一帶偵察敵情，並切斷敵人的電話線；派人分頭遞信，催促各營響應；指揮部設在軍械庫南端，預備隊在軍械庫北端集結待命。與工程營起義同時，駐城外的第二十一混成協輜重隊的革命黨人李鵬升，亦舉火發出了起義信號。炮兵營與工程隊立即響應，並同輜重隊一起向武勝門挺進，因城門緊閉，一部繞道至中和門，直趨楚望台。
（二）各標營立即響應，迅速攻佔總督署
當工程第八營打響起義的槍聲，混成協輜重隊點燃革命的火焰後，其它各標營的革命黨人紛起響應。二十九標的蔡濟民、三十標的吳醒漢等分別率領部分士兵，衝出營門，趕往楚望台；測繪學堂的近百名學兵也迅速向楚望台集中。其它各標營的革命黨人也先後率眾起義。清軍軍官大部逃逸，部分士兵自動走散。這時，武昌城內除防守督署等機關的舊軍仍企圖頑抗外，已有近三千人參加起義；但大多散處各地，到楚望台集中的僅約七八百人。吳兆麟與熊秉坤、蔡濟民等商議，認為單純防守楚望台，不迅速進攻，待至天明，清軍集兵反撲，處境將很危險，遂決定兵分三路，趁夜向總督署及緊靠督署的第八鎮司令部發起進攻。
武昌城東西長約五里，南北長約六里，周長約二十二里。蛇山橫亙其中，將城區分隔為山南山北兩部分。山南東部為各標營駐地，西部有督署及第八鎮司令部，山北有藩署（布政使所在地）。當時，守衛督署的部隊，計有巡防隊三個營、教練隊一個營、武裝消防隊一隊、騎兵一隊、機關鎗一隊及部分督署衛隊和警察。瑞澂、張彪在得知起義消息後，又急忙將輜重第八營調入城內，總兵力約有三千人。其部署如下：輜重第八營為左路，以長街為主要防線，前沿伸至王府口街、南樓一帶，防禦由武勝門入城及從閱馬場西進之起義軍；巡防隊、消防隊為右路，以保安門正街為主要防線，前沿伸至津水閘一帶，防禦城內及從南湖入城之起義軍；警察則分佈在督署以北及長街以東各街巷，前沿達閱馬嘗紫陽橋一帶。
起義軍的進攻部署是：第一路由工程第八營一隊、二十九標一排及其它零星部隊組成，從紫陽橋經王府口街進攻督署後院；第二路由工程第八營一隊組成，從水陸街進攻第八鎮司令部及督署翼側；第三路由工程第八營一隊及二十九標、三十標各一部組成，從津水閘經保安門正街進攻督署前門。同時，令已入城之炮八標迅速在中和門及蛇山佔領發射陣地，向督署轟擊。其餘人員編為預備隊，在楚望台待命。
晚10點30分，起義軍開始進攻。因事先未將敵人的部署偵察清楚，加上兵力有限，南湖炮隊尚未完全進入陣地，不能給步兵以有力支援，以致初次進攻受挫。第一路進至紫陽橋附近時，遭敵軍猛烈射擊，傷亡較大，一部退回楚望台。第三路之一部進至津水閘，遭敵頑抗，前進受阻；另一部雖進抵保安門附近，亦被敵擊退。
正當起義軍進攻受挫時，又有一部分起義士兵自動前來參戰，炮隊也已進入蛇山陣地，開始射擊，於是士氣更加高漲。
晚12時後，起義軍發起第二次進攻。第一路向紫陽橋發動猛攻，戰鬥異常激烈。第三路之一部轉至大朝街，對紫陽橋守敵形成翼側威脅，迫使其向西撤退。起義軍乘勢追擊，一舉突破敵人防線，向督署進逼。這時，四十一標一部起義隊伍已攻佔官錢局和藩署，隨即分兵一部南攻督署；第二路及第三路之一部已進至水陸街西口，接近督署；第三路之另一路進至保安門正街恤孤巷時，遭敵伏擊，進攻受阻。為了突破敵人防線，第三路起義軍組織了四十餘人（一說一百人）的敢死隊，向前猛衝。其餘部隊攀登保安門城樓，沿城牆西進，配合敢死隊實行上下夾擊，迫使保安門正街之敵節節敗退。這時，第二路已進至水陸街西口外大街，與第一路會合，南向進攻督署，並聯絡第三路，在督署和鎮司令部後門以及前門鐘鼓樓等處放火，使蛇山和中和門的炮隊對督署的射擊更加準確。三路起義軍緊緊包圍了督署及鎮司令部，在炮兵火力支援下，一舉衝入署門，將大堂點燃。企圖依托圍牆進行頑抗的守軍，見大勢已去，一部投降，大部潰散，督署及鎮司令部遂被起義軍佔領。
在起義軍快要逼近督署時，瑞澂慌忙率少數衛兵從後牆鑿洞，逃往“楚豫”號軍艦，並在艦上致電湘、豫兩省速派巡防營來鄂“會剿”，又電奏清廷，“請派大員，多帶勁旅赴鄂剿辦”１。張彪也率兵一部倉皇逃往漢口劉家廟，黎元洪則躲藏在其僚屬家中，布政使連甲逃匿。清軍失去指揮，處於一片混亂之中。
11日黎明，武昌城內各官署、城門均為起義軍所控制；當日上午，一些處於觀望狀態的清軍士兵也陸續向楚望台集中，聽從革命黨人指揮。革命黨的十八星旗幟飄揚在黃鶴樓上，宣告了武昌首義的勝利。
（三）奪占漢陽、漢口
10月11日下午，駐漢陽的混成協四十二標一營（左隊駐兵工廠，前隊駐鋼藥廠）的革命黨人，得知武昌起義獲勝的消息後，決定於當晚8時30分舉義，並派人與駐漢口居仁門的第二營取得聯絡。漢陽的起義者未遭任何抵抗，迅速佔領了兵工、鋼藥兩廠（，並拖炮佈防於龜山。起義軍隨即向從武昌逃來的輜重第八營（宿於大校場）三百餘人發起攻擊。該部未作抵抗，即向漢口劉家廟方向逃竄。12日清晨，瑞澂派載有步兵的軍艦一艘，從劉家廟直駛龜山，企圖奪占兵工廠，結果被龜山上的炮兵發炮擊中，被迫駛回青山下游。同日上午，駐漢口的第二營中的革命黨人，在第一營派人策應下，亦率眾起義，並擬奪占劉家廟車站。該營在進軍途中，得知清河南援軍已抵漢口郊外，因慮寡不敵眾，遂退回大智門一帶防守。駐漢口的三十標第二營中的旗兵，大部聞風逃匿，其餘百餘人與二營的起義者一起，分防漢口，維持社會秩序。至此，武漢三鎮全部為起義軍佔領。起義軍嚴守紀律，“無一兵入民家之房，無一人奪民家之食”（，深得廣大群眾的擁護。武漢三鎮人民也積極支援革命軍，軍民關係十分融洽。
（四）湖北各地遍燃革命烽火
武昌起義勝利的消息傳出後，湖北各地的革命黨人紛紛舉兵響應。10月12日，梁鍾漢、王守愚在漢川起事，殺死縣令，組織軍政分府。15日，劉英在京山永隆河起兵，很快攻克了鍾祥、天門、潛江、監利等地。17日，武漢下游重地黃州（今黃岡）宣佈獨立，所屬八縣一齊響應。與此同時，駐守河南信陽的四十二標第三營革命黨人劉化歐等率領起義士兵、工人、農民、會黨千餘人進襲武勝關（不久即被清軍擊退）。19日，唐犧支組織革命軍攻克武漢上游重鎮宜昌，先後奪取當陽、沙市、荊州等地。28日，施南駐軍反正。11月下旬，鄖陽、襄陽等地，亦被會黨勢力與起義的新軍所控制。這些起義，鞏固和擴大了武昌起義的勝利成果。
三、成立軍政府，編組革命軍
起義軍佔領武昌後，面臨的首要任務，就是建立革命政權，鞏固起義成果，把革命繼續推向前進。當時，孫中山遠在國外，黃興、宋教仁等重要領導人又遲遲不來武漢。而組織武昌起義的領導成員，孫武負傷，蔣翊武脫險離漢，在武漢的革命黨人中缺少有威望的人物，加之革命黨人對掌握革命政權的極端重要性認識不足，因而於10月11日上午成立軍政府時，竟將曾親手殺害過革命黨人的第二十一混成協統領黎元洪２抬出來做了都督。其理由是可以利用黎的“威望”以“號召天下”。立憲派的頭面人物湯化龍等也乘機混入了軍政府。軍政府內部成員複雜，從成立第一天起，革命勢力與舊勢力之間就存在著激烈的鬥爭。革命黨人為了行使領導權，便由蔡濟民等十五人組成謀略處１，實際負起領導責任。10月12日，復由革命黨人詹大悲等組成漢口軍政分府。
軍政府成立後，首先進行了如下工作：宣佈改國號為中華民國，主權屬於民眾，廢除清帝年號；發佈檄文，聲討清廷的殘暴統治和賣國罪行，號召各省人民迅速執竿起義；致電黃興、宋教仁等，促其來鄂；電請孫中山“從速回國，主持大計”；頒布了一些具有進步性的政策、法令；照會各國駐漢口領事，告以軍政府是中國唯一合法的政權，要求外國政府不得助清“以妨害軍政府”，否則就是中國革命的敵人。
為了保衛武漢和推進革命，10月14日，軍政府決定擴編革命軍，在參加起義的三千人基礎上，擴編成步兵四個協、騎兵一個標、炮兵二個標、工程和輜重各一個營。自軍政府貼出招兵佈告後，廣大工人、農民、學生和退伍士兵踴躍參軍，四五天內即招足了約二萬人的新兵，而四鄉農民前來報名的仍源源
不絕。後來，隨著戰事的發展，又先後成立步兵四個協，騎兵、炮兵各一個標，工程、輜重各一個營，機關鎗一隊，以及將校決死團、學生軍、憲兵隊等。此外，還集中部分老兵組織了四個敢死隊，並編組了荊襄、長江水師。總兵力最高額約六萬人。
革命軍的編制仍仿舊軍隊，軍官的薪餉則不論職位高低，一律月支二十元，班長十二元，士兵十元。這樣，士兵的生活有所提高，軍隊內部的官兵關係也有改善。由於編製擴大，新兵數量驟增，軍事幹部極感缺乏，大部分老兵被提升為初級指揮官和軍士。因戰事緊迫，部隊訓練不多，戰鬥力受到一定影響。
軍政府在擴軍的同時，還部署了武漢三鎮的防務：吳兆麟的步兵第一協防守漢陽；何錫藩的第二協防守漢口；成炳榮的第三協防守武昌武勝門外兩望山至青山一帶；張廷輔的第四協防守武昌；熊秉坤的第五協（10月16日成立）為預備隊，駐武昌。馬、炮各標營分隸各協指揮。
武昌起義後，經過革命黨人的努力，迅速穩定了社會秩序，人心安定，商店照常營業，武漢三鎮呈現出熱氣騰騰的革命景象。
武昌起義之所以能獲得勝利，絕不是偶然的。一方面，自《天津條約》規定漢口闢為對外通商口岸以後，帝國主義列強競相在此興辦企業，開闢航運，傾銷洋貨，不僅工人受到剝削，而且愈來愈多的農民、手工業者和運輸工人陷入破產失業的境地；加上洋務派首領之一的張之洞，不惜耗費巨額資金，在湖北積極推行“新政”，因而加在勞動人民身上的捐稅分外苛重。帝國主義和封建主義的殘酷剝削，使民族矛盾和階級矛盾異常尖銳，各階層人民的反抗鬥爭迅猛發展，這就為首義成功準備了良好的群眾基矗另一方面，由於武漢和湖北的革命黨人把著眼點放在自力更生的基礎上，在群眾中特別是在新軍中長期進行艱苦紮實的宣傳、組織和發動工作，積蓄了相當的革命力量，從而為首義成功準備了主觀條件。這次起義的軍事行動也是很成功的。起義的部隊首先搶佔制高點和軍械庫，並由基層單位迅速推舉出統一指揮的人員，立即組織部隊實行步炮協同，很快攻佔敵人的首腦機關，使敵軍失去指揮，陷入混亂，從而很快控制了武昌城。
四、各省響應起義，紛紛宣告獨立
武昌起義的炮聲，在國內引起了巨大反響，迅速形成了全國規模的革命高潮。
首先響應起義的是湖南。10月22日，革命黨人焦達峰、陳作新發動新軍和會黨攻入長沙。巡撫余誠格外逃，巡防營統領黃忠浩被殺。焦達峰、陳作新被舉為正副都督，建立了湖南軍政府。湖南起義勝利後，軍政府下令擴軍，並先後派王隆中、甘興典各率步兵一協趕赴湖北，支援武漢革命軍，使首義地區增強了抗清實力，解除了後顧之憂。同日，陝西新軍中的革命黨人和哥老會發動起義，佔領省城西安。曾參加過同盟會的新軍管帶張鳳翽被舉為秦隴復漢軍大統領（後改稱都督）。23日，江西九江新軍起義，次日攻佔湖口及馬當炮台，解除了長江下游清軍對武漢的威脅。30日，南昌新軍舉義，佔領南昌城，建立江西軍政府。
接著，山西、雲南、貴州、上海、浙江、江蘇、安徽、廣西、福建、廣東、四川先後宣佈獨立。至11月下旬，全國二十四個省區中已有十四個省和上海脫離了清朝的統治。宣佈獨立的省市主要在華中、華南地區，其中以長江中游的湖南、江西和下游的江蘇、安徽對武漢影響較大。北方地區各省，由於資產階級的力量比較薄弱，清王朝的封建統治較為穩固，因而沒有出現獨立的省區，但當地的同盟會員及與同盟會有聯繫的革命團體也發動了規模不等的起義和暴動。此外，東北、內蒙、西北的甘肅和新疆、西南的少數民族人民，也先後爆發了反清鬥爭。這些起義和暴動，對武昌起義起了積極的策應作用，形成了聲勢浩大的革命高潮。
由於同盟會對迅猛到來的革命形勢沒有足夠的準備，缺乏堅強的領導和通盤的籌劃，在各省的實力有大有小（不少省同盟會的實力小於立憲派），對革命的態度也不相同，參加起義隊伍的更是魚龍混雜，這就使各獨立省份出現了錯綜複雜的局面。有的省在革命派武裝奪取政權後，被立憲派、舊官僚採取陰謀手段，竊奪了實權（如湖北、福建）。有的省被立憲派分子採取流血政變的辦法篡奪了政權（如湖南、貴州）。有的省在革命洪流衝擊下，迫於形勢，採取澳頭換面的手法，僅將舊衙門換上一塊新招牌（如江蘇、廣西）。即使革命黨掌權的省份，也有部分革命黨人很快成為爭權奪利的政客，或者變成了地方軍閥（如安徽、山西）。這些獨立的省份，相互之間各有打算，內部局勢也不穩定，因此很難做到統一意志，統一行動。盡避如此，各省的獨立，畢竟極大地孤立了清政府，壯大了革命聲勢。還應指出，由於革命黨人重視做新軍的工作，自武昌新軍打響反清第一槍後，不到三個月，在十四個鎮、十八個混成協、四個標的新軍中，先後反正、解散、潰敗的約有七個鎮、十個混成協、三個標，大大削弱了清王朝的反動統治力量。所有這些，都為最後推翻清王朝奠定了基矗