一、清军在武汉的部署和革命党人的起义计划
清政府鉴于武汉的地理位置十分重要，对该地的设防一向十分重视。1895年，湖广总督张之洞仿效西法，编练了两镇装备齐全、训练有素的湖北新军。1906年，按全国陆军编制序列，第一镇改称陆军第八镇，张彪任统制；第二镇改称陆军第二十一混成协，黎元洪任统领。两部共有官弁兵夫一万七千二百五十九人（第八镇一万二千零七十一人，第二十一混成协五千一百八十八人）。此外，在武汉及湖北各地还驻有相当数量的巡防营、水师营等旧军①。巡防营由张彪兼管；水师营统领为陈得龙，归长江水师提督程允和管辖。武昌起义前夕，新军在武汉的部署情况是：约有三千人分驻武昌城内，四千人驻武昌城外南湖、塘角等地；约有千余人驻汉口；约有五百余人驻汉陽。另有武装警察二千人和巡防营、督署卫队等旧军，驻武昌城内。当时的湖广总督瑞澂在武汉驻扎重兵，目的是为了镇压革命。而实际上相当一部分新军已被革命党人所控制，瑞澂等文武大员已经坐在火药桶上而不自知。
为了镇压四川的保路运动和湖北各地的反清群众，1911年9月上旬，瑞澂等奉命将第八镇第三十一标及第三十二标两个营调赴四川（少数人留守武昌），另将第四十一标和第二十九标的几个营、队分别调往宜昌、襄陽、郧陽和湖南岳陽等地。新军的调动，固然分散了一部分革命力量，但也使湖北反动统治的腹心地区兵力空虚，有利于发动起义。同年9月14日，在同盟会中部总会②推动下，文学社和共进会决定消除门户之见，联合武装反清。两个革命组织建立了统一的起义领导机关。军事方面，由蒋翊武任总指挥，孙武为参谋长。政治方面，由刘公任总理，设军务、参议、内务、外交、理财等部，负责制造炸弹，起草文告、印信，赶制旗帜、符号等工作。同时，派人往上海邀请黄兴、宋教仁等来汉主持起义。黄兴得知武汉的有利形势后，便致电在国外的孙中山，介绍了湖北革命党人卓有成效的工作和起义的决心，提出了“以武昌为中枢，湘粤为后劲，宁、皖、陕、蜀亦同时响应以牵制之”的起义方针，认为如此则“大事不难一举而定”③，并要孙中山迅速筹款接济。黄兴对形势的估计，基本上符合客观实际，但他没有及时去武汉领导起义。这时，瑞澂等已闻到起义的风声，开始四处搜捕革命党人，加强了防范。在这紧急情况下，孙武等人便于9月24日召开了六十余人参加的骨干联席会议，讨论了起义日期和总动员计划，制定了起义方案。会议确定于10月6日（陰历中秋节）
举行起义，并推举蒋翊武为临时总司令，孙武为参谋长。对各标、营的任务确定如下：
（一）混成协辎重、工程两队负责在塘角放火作为发难信号；同时掩护该协炮营进占凤凰山炮台及青山，拦击海军舰船。
（二）第八镇工程第八营负责攻占中和门内楚望台军械库，并占领中和门，迎接南湖炮队入城。
（三）第八镇二十九标二营和三十标一、三营以及测绘学堂学员见到信号后，立即赶往楚望台，协同工程第八营向总督署发起进攻。
（四）第八镇炮兵第八标在三十二标（留守部队）掩护下，从中和门进城，在楚望台及蛇山占领发射阵地，向总督署轰击。
（五）第八镇和混成协的骑兵，负责城外警戒和通讯联络。
（六）第八镇三十一标、混成协四十一标（留守部队）负责占领蛇山，掩护炮队占领发射阵地。
（七）混成协四十二标驻汉口的部队占领武胜关；四十二标驻汉陽兵工厂的部队控制兵工厂和占领龟山炮台。
（八）宪兵营起义者，负责侦察官方情报，将军事要点之防备情况随时报告起义总司令部。
此外，派人通知湖南的焦达峰，请他按原定成约，届时起事响应。
会议当天，发生了南湖炮队少数参加革命团体的士兵反抗长官压迫而企图暴动的事件，引起了湖北统治当局的注意。10月3日，湖广总督瑞澂召集首县①和管带以上文武官员紧急会议，决定调巡防营、教练队等驻守督署及附近各要道；令张彪、黎元洪督率所部日夜巡城；派舰船游弋江面；对楚望台军械库加派人员监守；收缴士兵子弹，实行械弹分离。革命党人鉴于清军已有戒备，加之湖南策应起义的准备工作尚未就绪，遂决定延期起义，并派人催促随队前往岳陽的蒋翊武速回武汉。
10月9日，孙武在汉口俄租界宝善里十四号配制炸药时，不慎引起爆炸。孙武受伤被送入医院，其余人员仓促转移。俄国巡捕闻声赶赴现场，搜去革命党人名册、起义文告、旗帜、印信等物，并转交总督署。瑞澂立即下令关闭四城，急调巡防营分守各街巷，四出搜捕革命党人。在风云突变之际，适蒋翊武从岳陽赶回武昌起义总机关，当即与刘复基、彭楚藩、杨宏胜①等研究对策。刘复基认为“与其坐而被捕，不如及时举义”。蒋翊武亦认为，“再无别法，只有前干，或可死中求生。”②遂决定于当晚12时，以城外南湖炮队鸣炮为号，发动起义。蒋翊武根据原定计划，以临时总司令名义下达了起义命令，重新明确了各标营的具体任务。不料就在当天，杨宏胜往工程第八营运送炸药时不幸被捕；起义总机关也突然被军警包围，刘复基、彭楚藩等人被捕，蒋翊武乘隙逃脱，离开武汉。武昌戒备森严，城内外交通断绝，起义的命令未能及时送达城外的炮队，城内的部队亦未全部接到命令，结果南湖的炮声未响，各标营均未行动，起义计划遂告流产。
10月10日清晨，瑞澂下令将彭楚藩、刘复基、杨宏胜三人杀害；加强督署的防卫及要道的巡逻；传令各标营停止操课，子弹一律上交，禁止官兵出营。在巡警的搜抄下，又有一些革命机关遭到破坏，三十多名革命党人和不少无辜群众被捕入狱，武昌城笼罩在白色恐怖之中。
二、武昌首义，光复武汉三镇（参见附图二十三）
（一）工程营首先举事，夺占军械库
瑞澂采取严厉镇压措施，武汉革命党领导人有的被捕，有的走避，对武装起义无疑是个沉重打击。瑞澂洋洋自得地电奏清廷，声称他“不动声色，一意以镇定处之”，“俾得弭患于初萌，定乱于俄顷”，“现在武昌汉口地方一律安谧”。①愚蠢的瑞澂对形势作出了完全错误的估计。
由于革命党人在新军中的工作比较深入，组织比较隐蔽，各标营中的革命组织未遭破坏，革命力量未受大的损失。在危急关头，第八镇二十九标、三十标的革命党人蔡济民、吴醒汉与工程第八营的熊秉坤、金兆龙等秘密联络，约定于10月10日晚，以槍声为号，按原计划发难，并立即分头通知各标营。驻城外的混成协辎重队的革命党人也不约而同地进行了举义的部署，与附近的炮营、工程队的革命党人取得了联系。
当晚，工程第八营的革命代表将收集所得的数盒子弹分发各革命党人，打死了反对武装起义的军官，并连放三槍作为起义信号。熊秉坤等急率数十人赶赴中和门附近的楚望台军械库，该营左队守库的革命党人立即响应，顺利地占领了该库。楚望台军械库为湖北新军的重要军火库，储有从国外购买的双筒毛瑟槍一万余支，单筒槍一万五千支，汉陽造步槍数万支，炮
数十门，子弹数十万发。起义军首先占领该库，对武昌起义的胜利起了重要作用。
工程第八营占领楚望台后，陆续集合了二百余人，推举原日知会干事、队官（相当于连长）吴兆麟为临时总指挥。吴便整理队伍，作了如下部署：以两个排防守军械库；以两个排袭击军械库东西两侧的三十标及宪兵营的旗兵；以一个队夺占中和门，迎接炮队入城；派数人向通湘门、中和门一带侦察敌情，并切断敌人的电话线；派人分头递信，催促各营响应；指挥部设在军械库南端，预备队在军械库北端集结待命。与工程营起义同时，驻城外的第二十一混成协辎重队的革命党人李鹏升，亦举火发出了起义信号。炮兵营与工程队立即响应，并同辎重队一起向武胜门挺进，因城门紧闭，一部绕道至中和门，直趋楚望台。
（二）各标营立即响应，迅速攻占总督署
当工程第八营打响起义的槍声，混成协辎重队点燃革命的火焰后，其它各标营的革命党人纷起响应。二十九标的蔡济民、三十标的吴醒汉等分别率领部分士兵，冲出营门，赶往楚望台；测绘学堂的近百名学兵也迅速向楚望台集中。其它各标营的革命党人也先后率众起义。清军军官大部逃逸，部分士兵自动走散。这时，武昌城内除防守督署等机关的旧军仍企图顽抗外，已有近三千人参加起义；但大多散处各地，到楚望台集中的仅约七八百人。吴兆麟与熊秉坤、蔡济民等商议，认为单纯防守楚望台，不迅速进攻，待至天明，清军集兵反扑，处境将很危险，遂决定兵分三路，趁夜向总督署及紧靠督署的第八镇司令部发起进攻。
武昌城东西长约五里，南北长约六里，周长约二十二里。蛇山横亘其中，将城区分隔为山南山北两部分。山南东部为各标营驻地，西部有督署及第八镇司令部，山北有藩署（布政使所在地）。当时，守卫督署的部队，计有巡防队三个营、教练队一个营、武装消防队一队、骑兵一队、机关槍一队及部分督署卫队和警察。瑞澂、张彪在得知起义消息后，又急忙将辎重第八营调入城内，总兵力约有三千人。其部署如下：辎重第八营为左路，以长街为主要防线，前沿伸至王府口街、南楼一带，防御由武胜门入城及从阅马场西进之起义军；巡防队、消防队为右路，以保安门正街为主要防线，前沿伸至津水闸一带，防御城内及从南湖入城之起义军；警察则分布在督署以北及长街以东各街巷，前沿达阅马尝紫陽桥一带。
起义军的进攻部署是：第一路由工程第八营一队、二十九标一排及其它零星部队组成，从紫陽桥经王府口街进攻督署后院；第二路由工程第八营一队组成，从水陆街进攻第八镇司令部及督署翼侧；第三路由工程第八营一队及二十九标、三十标各一部组成，从津水闸经保安门正街进攻督署前门。同时，令已入城之炮八标迅速在中和门及蛇山占领发射阵地，向督署轰击。其余人员编为预备队，在楚望台待命。
晚10点30分，起义军开始进攻。因事先未将敌人的部署侦察清楚，加上兵力有限，南湖炮队尚未完全进入阵地，不能给步兵以有力支援，以致初次进攻受挫。第一路进至紫陽桥附近时，遭敌军猛烈射击，伤亡较大，一部退回楚望台。第三路之一部进至津水闸，遭敌顽抗，前进受阻；另一部虽进抵保安门附近，亦被敌击退。
正当起义军进攻受挫时，又有一部分起义士兵自动前来参战，炮队也已进入蛇山阵地，开始射击，于是士气更加高涨。
晚12时后，起义军发起第二次进攻。第一路向紫陽桥发动猛攻，战斗异常激烈。第三路之一部转至大朝街，对紫陽桥守敌形成翼侧威胁，迫使其向西撤退。起义军乘势追击，一举突破敌人防线，向督署进逼。这时，四十一标一部起义队伍已攻占官钱局和藩署，随即分兵一部南攻督署；第二路及第三路之一部已进至水陆街西口，接近督署；第三路之另一路进至保安门正街恤孤巷时，遭敌伏击，进攻受阻。为了突破敌人防线，第三路起义军组织了四十余人（一说一百人）的敢死队，向前猛冲。其余部队攀登保安门城楼，沿城墙西进，配合敢死队实行上下夹击，迫使保安门正街之敌节节败退。这时，第二路已进至水陆街西口外大街，与第一路会合，南向进攻督署，并联络第三路，在督署和镇司令部后门以及前门钟鼓楼等处放火，使蛇山和中和门的炮队对督署的射击更加准确。三路起义军紧紧包围了督署及镇司令部，在炮兵火力支援下，一举冲入署门，将大堂点燃。企图依托围墙进行顽抗的守军，见大势已去，一部投降，大部溃散，督署及镇司令部遂被起义军占领。
在起义军快要逼近督署时，瑞澂慌忙率少数卫兵从后墙凿洞，逃往“楚豫”号军舰，并在舰上致电湘、豫两省速派巡防营来鄂“会剿”，又电奏清廷，“请派大员，多带劲旅赴鄂剿办”①。张彪也率兵一部仓皇逃往汉口刘家庙，黎元洪则躲藏在其僚属家中，布政使连甲逃匿。清军失去指挥，处于一片混乱之中。
11日黎明，武昌城内各官署、城门均为起义军所控制；当日上午，一些处于观望状态的清军士兵也陆续向楚望台集中，听从革命党人指挥。革命党的十八星旗帜飘扬在黄鹤楼上，宣告了武昌首义的胜利。
（三）夺占汉陽、汉口
10月11日下午，驻汉陽的混成协四十二标一营（左队驻兵工厂，前队驻钢药厂）的革命党人，得知武昌起义获胜的消息后，决定于当晚8时30分举义，并派人与驻汉口居仁门的第二营取得联络。汉陽的起义者未遭任何抵抗，迅速占领了兵工、钢药两厂（，并拖炮布防于龟山。起义军随即向从武昌逃来的辎重第八营（宿于大校场）三百余人发起攻击。该部未作抵抗，即向汉口刘家庙方向逃窜。12日清晨，瑞澂派载有步兵的军舰一艘，从刘家庙直驶龟山，企图夺占兵工厂，结果被龟山上的炮兵发炮击中，被迫驶回青山下游。同日上午，驻汉口的第二营中的革命党人，在第一营派人策应下，亦率众起义，并拟夺占刘家庙车站。该营在进军途中，得知清河南援军已抵汉口郊外，因虑寡不敌众，遂退回大智门一带防守。驻汉口的三十标第二营中的旗兵，大部闻风逃匿，其余百余人与二营的起义者一起，分防汉口，维持社会秩序。至此，武汉三镇全部为起义军占领。起义军严守纪律，“无一兵入民家之房，无一人夺民家之食”（，深得广大群众的拥护。武汉三镇人民也积极支援革命军，军民关系十分融洽。
（四）湖北各地遍燃革命烽火
武昌起义胜利的消息传出后，湖北各地的革命党人纷纷举兵响应。10月12日，梁钟汉、王守愚在汉川起事，杀死县令，组织军政分府。15日，刘英在京山永隆河起兵，很快攻克了钟祥、天门、潜江、监利等地。17日，武汉下游重地黄州（今黄冈）宣布独立，所属八县一齐响应。与此同时，驻守河南信陽的四十二标第三营革命党人刘化欧等率领起义士兵、工人、农民、会党千余人进袭武胜关（不久即被清军击退）。19日，唐牺支组织革命军攻克武汉上游重镇宜昌，先后夺取当陽、沙市、荆州等地。28日，施南驻军反正。11月下旬，郧陽、襄陽等地，亦被会党势力与起义的新军所控制。这些起义，巩固和扩大了武昌起义的胜利成果。
三、成立军政府，编组革命军
起义军占领武昌后，面临的首要任务，就是建立革命政权，巩固起义成果，把革命继续推向前进。当时，孙中山远在国外，黄兴、宋教仁等重要领导人又迟迟不来武汉。而组织武昌起义的领导成员，孙武负伤，蒋翊武脱险离汉，在武汉的革命党人中缺少有威望的人物，加之革命党人对掌握革命政权的极端重要性认识不足，因而于10月11日上午成立军政府时，竟将曾亲手杀害过革命党人的第二十一混成协统领黎元洪②抬出来做了都督。其理由是可以利用黎的“威望”以“号召天下”。立宪派的头面人物汤化龙等也乘机混入了军政府。军政府内部成员复杂，从成立第一天起，革命势力与旧势力之间就存在着激烈的斗争。革命党人为了行使领导权，便由蔡济民等十五人组成谋略处①，实际负起领导责任。10月12日，复由革命党人詹大悲等组成汉口军政分府。
军政府成立后，首先进行了如下工作：宣布改国号为中华民国，主权属于民众，废除清帝年号；发布檄文，声讨清廷的残暴统治和卖国罪行，号召各省人民迅速执竿起义；致电黄兴、宋教仁等，促其来鄂；电请孙中山“从速回国，主持大计”；颁布了一些具有进步性的政策、法令；照会各国驻汉口领事，告以军政府是中国唯一合法的政权，要求外国政府不得助清“以妨害军政府”，否则就是中国革命的敌人。
为了保卫武汉和推进革命，10月14日，军政府决定扩编革命军，在参加起义的三千人基础上，扩编成步兵四个协、骑兵一个标、炮兵二个标、工程和辎重各一个营。自军政府贴出招兵布告后，广大工人、农民、学生和退伍士兵踊跃参军，四五天内即招足了约二万人的新兵，而四乡农民前来报名的仍源源
不绝。后来，随着战事的发展，又先后成立步兵四个协，骑兵、炮兵各一个标，工程、辎重各一个营，机关槍一队，以及将校决死团、学生军、宪兵队等。此外，还集中部分老兵组织了四个敢死队，并编组了荆襄、长江水师。总兵力最高额约六万人。
革命军的编制仍仿旧军队，军官的薪饷则不论职位高低，一律月支二十元，班长十二元，士兵十元。这样，士兵的生活有所提高，军队内部的官兵关系也有改善。由于编制扩大，新兵数量骤增，军事干部极感缺乏，大部分老兵被提升为初级指挥官和军士。因战事紧迫，部队训练不多，战斗力受到一定影响。
军政府在扩军的同时，还部署了武汉三镇的防务：吴兆麟的步兵第一协防守汉陽；何锡藩的第二协防守汉口；成炳荣的第三协防守武昌武胜门外两望山至青山一带；张廷辅的第四协防守武昌；熊秉坤的第五协（10月16日成立）为预备队，驻武昌。马、炮各标营分隶各协指挥。
武昌起义后，经过革命党人的努力，迅速稳定了社会秩序，人心安定，商店照常营业，武汉三镇呈现出热气腾腾的革命景象。
武昌起义之所以能获得胜利，绝不是偶然的。一方面，自《天津条约》规定汉口辟为对外通商口岸以后，帝国主义列强竞相在此兴办企业，开辟航运，倾销洋货，不仅工人受到剥削，而且愈来愈多的农民、手工业者和运输工人陷入破产失业的境地；加上洋务派首领之一的张之洞，不惜耗费巨额资金，在湖北积极推行“新政”，因而加在劳动人民身上的捐税分外苛重。帝国主义和封建主义的残酷剥削，使民族矛盾和阶级矛盾异常尖锐，各阶层人民的反抗斗争迅猛发展，这就为首义成功准备了良好的群众基矗另一方面，由于武汉和湖北的革命党人把着眼点放在自力更生的基础上，在群众中特别是在新军中长期进行艰苦扎实的宣传、组织和发动工作，积蓄了相当的革命力量，从而为首义成功准备了主观条件。这次起义的军事行动也是很成功的。起义的部队首先抢占制高点和军械库，并由基层单位迅速推举出统一指挥的人员，立即组织部队实行步炮协同，很快攻占敌人的首脑机关，使敌军失去指挥，陷入混乱，从而很快控制了武昌城。
四、各省响应起义，纷纷宣告独立
武昌起义的炮声，在国内引起了巨大反响，迅速形成了全国规模的革命高潮。
首先响应起义的是湖南。10月22日，革命党人焦达峰、陈作新发动新军和会党攻入长沙。巡抚余诚格外逃，巡防营统领黄忠浩被杀。焦达峰、陈作新被举为正副都督，建立了湖南军政府。湖南起义胜利后，军政府下令扩军，并先后派王隆中、甘兴典各率步兵一协赶赴湖北，支援武汉革命军，使首义地区增强了抗清实力，解除了后顾之忧。同日，陕西新军中的革命党人和哥老会发动起义，占领省城西安。曾参加过同盟会的新军管带张凤翙被举为秦陇复汉军大统领（后改称都督）。23日，江西九江新军起义，次日攻占湖口及马当炮台，解除了长江下游清军对武汉的威胁。30日，南昌新军举义，占领南昌城，建立江西军政府。
接着，山西、云南、贵州、上海、浙江、江苏、安徽、广西、福建、广东、四川先后宣布独立。至11月下旬，全国二十四个省区中已有十四个省和上海脱离了清朝的统治。宣布独立的省市主要在华中、华南地区，其中以长江中游的湖南、江西和下游的江苏、安徽对武汉影响较大。北方地区各省，由于资产阶级的力量比较薄弱，清王朝的封建统治较为稳固，因而没有出现独立的省区，但当地的同盟会员及与同盟会有联系的革命团体也发动了规模不等的起义和暴动。此外，东北、内蒙、西北的甘肃和新疆、西南的少数民族人民，也先后爆发了反清斗争。这些起义和暴动，对武昌起义起了积极的策应作用，形成了声势浩大的革命高潮。
由于同盟会对迅猛到来的革命形势没有足够的准备，缺乏坚强的领导和通盘的筹划，在各省的实力有大有小（不少省同盟会的实力小于立宪派），对革命的态度也不相同，参加起义队伍的更是鱼龙混杂，这就使各独立省份出现了错综复杂的局面。有的省在革命派武装夺取政权后，被立宪派、旧官僚采取陰谋手段，窃夺了实权（如湖北、福建）。有的省被立宪派分子采取流血政变的办法篡夺了政权（如湖南、贵州）。有的省在革命洪流冲击下，迫于形势，采取澳头换面的手法，仅将旧衙门换上一块新招牌（如江苏、广西）。即使革命党掌权的省份，也有部分革命党人很快成为争权夺利的政客，或者变成了地方军阀（如安徽、山西）。这些独立的省份，相互之间各有打算，内部局势也不稳定，因此很难做到统一意志，统一行动。尽避如此，各省的独立，毕竟极大地孤立了清政府，壮大了革命声势。还应指出，由于革命党人重视做新军的工作，自武昌新军打响反清第一槍后，不到三个月，在十四个镇、十八个混成协、四个标的新军中，先后反正、解散、溃败的约有七个镇、十个混成协、三个标，大大削弱了清王朝的反动统治力量。所有这些，都为最后推翻清王朝奠定了基矗