四川民军占领嘉定府，相继攻克灌县、汶川。
10月4日。黄兴致邓泽如电：“四川事尚可图，鄂军能反正，需款急。兴即往策应，不暇来商，乞公等速筹款。盼复。”
赵尔丰电内阁代奏，请饬湘抚选派精壮兵队两三营，迅速援川。
清廷颁布国乐专章。此系中国正式颁布之第一首国歌。
广（广州）九（九龙）铁路竣工通车，全长179公里，计划北接粤汉铁路。
10月5日。黄兴致函冯自由，请转电孙中山，请设法急筹大款，以谋响应湘鄂起义。
10月6日。黄兴致信同盟会中部总会，总结广州起义失败教训，建议严剔内部之人，以免虏贼之侦探混入。主张吾党发难时之组织，不可不以军律行之。计划一定，只有命令，不得违抗，如此庶可收指臂之效。
10月7日。黄兴致函美洲致公堂、筹饷局同志书：四蜀风云变幻日急，长江一带民气飞腾，请即速开议，速筹大款，立予救援，中国大事不难一举而定也。
宋教仁、陈其美、谭人凤、居正等在上海会商，派谭人凤当晚乘火车赴江宁（今南京），约革命党人举事。
消廷命湖南巡抚余诚格，速派湘军两三营援川。
清廷置盐政院，废盐务处，命载泽兼任盐政大臣。
10月8日。端方电内阁，报告四川保路同志军作战情形，称“军多即避，军过则起，军弱则接仗”，请派重兵节节防剿。
10月9日。湖北革命党起义指挥机关遭破坏。共进会领导人起义军参谋长孙武、邓玉麟等人在汉口俄租界宝善里14号机关配制炸药。刘公之弟刘同在现场吸香烟，火星引起爆炸。孙武受重伤，被送往医院。俄国巡捕闻声赶来，将机关内所藏印信、名册、旗帜、文告、手枪、弹药，以及预制的中华银行钞票等，全部抄走，刘燮卿、刘同、李淑卿及其他嫌疑人等被捕。俄国巡捕将所抄之物和所捕之人一起引渡给清朝当局。一时间街上岗哨林立，侦探四出，形势异常紧张。
当天，革命党人在武昌小朝街机关部召开紧急会议，商讨对策。刘复基认为，与其坐以待毙，不如铤而走险。起义总指挥蒋翊武也认为只有死里求生，拼死一搏。会议决定当晚12时以炮声为号，发动起义，并做出七条规定：（一）左手系白布为标志；（二）当晚十二点钟城内外同时起义，以城外南湖炮队的炮声为号；（三）南湖炮队进攻中和门，占据楚望台和蛇山顶轰击湖广总督衙门和湖北布政使衙门；（四）工程营夺取弹药库；（五）新军第三十标专门进攻该标中的旗人；（六）新军第二十九标分一营协助第三十标，另一营进攻总督衙门并活捉湖广总督；（七）第四十一标和第三十一标的留守部队分别攻取布政使衙门和官钱局。他们将这七条作为起义命令，派人秘密到各处布置。蒋翊武、刘复基、彭楚藩等人留在武昌小朝街总指挥部的楼上，等待起义炮声的打响。
宝善里起义机关被破获后，小朝街总指挥部实际上已处于危险之中。但由于起义时间紧迫，临时变换地点已经来不及，蒋堋武、刘复基、彭楚藩实际上是冒险在此主持。刘复基为了保存革命力量，减少牺牲，将潘善伯等人劝离指挥部，最后只留下蒋翊武、刘复基、彭楚藩、牟鸿勋、陈宏浩、龚侠初六人。夜11时30分，突然响起急促的叩门声。刘复基料想是清朝军警，便取出一枚炸弹站在楼梯口等待。军警破门而入，刘复基投下炸弹，不幸被弹片击伤。刘复基、彭楚藩等人当场被捕。蒋翊武身穿破长袍蓄着长辫，不为人所注意，在杂乱中逃走。在起义总指挥部担任交通的杨宏胜也于当日被捕。
武昌起义总指挥部被破获，各标营同志始终没有听到起义的号炮打响。原来负责向南湖炮队送命令的邓玉麟因城内戒备森严，沿途受到了军警的检查，当他千方百计到达南湖炮队时，时间已经过了午夜12点。炮队营门已关。邓玉麟攀篱而入，多数人已经入睡，猝不及备，信炮未放。9日晚发动起义的计划未能实现。
湖广总督瑞在抓到刘复基、彭楚藩、杨宏胜后非常得意，连夜在总督衙门开庭审讯。10日黎明前，三位革命党人慷慨就义。
彭楚藩，名家栋，字青云，湖北武昌（今鄂城）人，1884年生。1906年入湖北新军第二十一混成协炮队第十一营左队当兵。1911年夏考入湖北宪兵营，升为正目。彭热心革命，先后加入共进会和文学社，任宪兵营革命代表，常利用宪兵身份为革命党会议担任警戒和通讯联络。9日彭被捕后，主审官铁忠因宪兵营带果清阿为其妹婿，恐宪兵营出现党人，果清阿连带受过，故在审讯时有意为其开脱：“你是宪兵，一定是去捉革命党的。”但彭不加理会，仍慷慨激昂地回答：“我就是革命党，要杀就杀，何必多问！”铁忠又问：“党羽多少？”彭大声吼道：“除满人汉奸外，都是革命党。”铁忠知不可屈，经禀明总督瑞，扶出就斩，时为10日上午4时。
刘复基，字尧徵，又名汝夔，湖南常德人，1883年生。1905年（光绪三十一年）参加马福益领导的洪江起义，失败后逃亡日本，加入中国同盟会。次年归国，先在长沙运销《民报》，后赴上海与杨卓霖创办《兢业旬报》，宣传革命。1909年（宣统元年）9月到武汉，任《商务报》会计兼发行人。刘深知革命非发动军队不可，改名汝夔，投入湖北新军第四十一标第三营左队当兵。刘体弱，人多以为不能终始其事，而不知其刻苦自励，胜过老兵。时群治学社改为振武学社，刘主持其间，大小事务必谘而后行。1911年初，刘和蒋翊武等人将振武学社改组为文学社，被推为评议部长。9月湖北革命军总指挥部成立，被推为参议，负实际责任。当时同志称刘为小诸葛。刘顾全大局，多谋善断，有很高威信。9日不幸被捕后，审讯时自供革命不讳，大骂清朝官吏无耻。铁忠报告瑞，瑞连说：“杀！杀！杀！”10日上午3时，刘复基于武昌督署前英勇就义。临刑犹连呼：“同胞速起！还我河山！”
杨洪胜，字益三，湖北谷城人，1875年生。1903年（光绪二十九年）投军，从湖北防营到湖北新军，几经改编，后属第八镇第十五协第三十标，由列兵升正目。1911年春加入文学社，以其忠勇诚朴，极为同志所器重。他主动提出请长假离营，用多年积蓄开一小杂货店，名为维持生活，实则革命机关。起义总指挥部指定他担任交通，为各营运送炸弹和子弹。9日晚，杨为工程营送炸药时，被清军发现跟踪。杨反身投一弹，所惜距离太近，自己也受伤倒地。捕者解至督署，杨已血肉模糊。杨不等清吏讯问，即张目怒骂：“你们只管杀，总有一天要轮到你们的”10日黎明于督署东辕门英勇就义。
赵尔丰电军谘府，成都附近州县同志军不下万人，且有围攻省城之事，其余各地同志军亦跃跃欲试，请多派援军赴川。
邮传部奏准西潼铁路收归官办。
10月10日。武昌起义爆发（史称辛女革命）。瑞杀三位烈士，破获革命机关，陆续抓获32名革命党人，即通告全城：“破案甚早，悖逆早已消亡”，并向清廷报告他“弭患于初萌，定乱与俄顷”。是日一整天，武昌城内形势十分紧张。瑞命令逮捕革命党人，清朝官兵继续按名册大肆搜捕。幸而刘复基、彭楚藩、杨宏胜三烈士受审时坚贞不屈，起义计划始终没有暴露。各标营代表集议，决定按先前命令的布置，当晚起义。
第二十九标代表蔡济民、工程营代表熊秉坤等人约定当晚点名时发难，以枪声为号，并通知各标营响应。晚上7点钟，熄灯号响过后，工程第八营的革命党人都荷枪装睡。排长陶启胜查棚，见士兵正目金兆龙臂缠白布，手中拿枪，便要捆起是问。金兆龙奋起反抗，士兵程正瀛用枪托猛击陶启胜的头部。陶启胜负伤外逃，程正瀛举枪就射，打响了武昌起义的第一枪。熊秉坤随即赶到，率领士兵打死阻挠起义的代理管带阮荣发、右队队官黄坤荣、司务长张文涛。熊秉坤立即鸣笛聚众，宣布起义，并连放数枪。清脆的枪声划破黑暗的夜空，传遍整个武昌城。各标营的革命党人听到枪声立即奋起响应，一时火光冲天，枪声大作。
熊秉坤带工程第八营士兵40多人，首先进攻楚望台军械库，守卫军械库的革命党人罗秉顺、马荣立即响应，顺利地占领了军械库。工程营400余人，都到楚望台集合，熊秉坤宣布起义部队为湖北革命军，发布守卫楚望台和进攻总督衙门的命令。但是，熊秉坤感到指挥有些困难，与各队代表商量后，推原日知会会员、队官吴兆麟为革命军临时总指挥。
第二十九标的代表蔡济民听到起义枪声，便以出巡为名，率领本排士兵首先冲出营门，第三十标的革命党人代表彭纪麟也已集合起队伍。两标士兵纷纷奔向楚望台。离楚望台很近的测绘学堂的学生听到枪声后，在革命党人李翊东的带领下，也向楚望台进发。城外的混成协第二十一营辎重队、工程队和炮队在晚上7时左右就向城内进发，在总代表余风斋的率领下，攻破城门进占了凤凰山高地。南湖炮队在邓玉麟等人的策划下进行了紧张的准备，把山炮的撞针都换上了正规簧。听到城内枪响，各队士兵迅速集合，拖炮实弹，同时通知附近的第三十二标和马队第八标的留守部队，要求他们响应，掩护炮队进城。这时，工程第八营派金兆龙、马营等人出城接应炮队。第三十二标和马队第八标的留守部队，也都响应起义。
起义各路人马很快攻占了蛇山和各城门，在蛇山、凤凰山、中和门城楼等地布置了炮兵阵地。大约在当晚10点半，开始了围攻湖广总督衙门的激烈战斗。当时清方的兵力大约还有5000余人，起义士兵约有4000人。革命军先后向总督衙门发动了三次进攻。第一次进攻大约在11点，因参加进攻的兵力比较薄弱和对敌人布防情况不明，所以被敌人的火力所阻。第二次进攻在12点，炮队进行轰击，各路进攻部队奋勇向前，但因当晚阴雨炮兵难辨目标，没有发挥威力，敌人还在顽抗。紧接着，革命党人进行了第三次进攻。为了给炮队照明轰击目标，革命军决定在靠近总督衙门的地方放火烧房。居民不顾损失，自动烧房。一时火光冲天，炮弹命中率提高，其他各路士兵也奋勇前冲。湖广总督瑞激发现总督衙门背后已被包围，便责成新军第八镇统制张彪固守，自己跑到江边的楚豫号兵舰逃命。张彪看到瑞已逃，自己的司令部也被攻破，就带着辎重营逃往汉口刘家庙。
经过一夜的激战，革命党人攻下了湖广总督衙门，占领了武昌全城，武昌起义取得了胜利。
端方、瑞奏，湖北境内粤汉、川汉铁路改归国有，取消商办公司，议定接收路股办法。清廷下诏嘉奖。
10月11日。湖北军政府成立。上午，武昌全城光复后，革命党人聚集在武昌阅马厂湖北省谘议局开会，商议筹组革命政府。当时，孙武受伤住院，刘复基遇害，蒋翊武、刘公逃亡在外。主要领导人不在，参加会议的只有蔡济民、张振武、李作栋、吴兆麟、邓玉麟、李翊东等人。被邀请参加会议的有湖北谘议局议长汤化龙，副议长张国溶、夏寿康，秘书长石山俨，议员胡瑞霖、阮毓崧、沈维周、刘赓藻等。他们来到谘议局后意外地发现革命党人对他们十分尊重，于是表示赞成革命。汤化龙被推举为会议主席，他建议先通电各省，请一致响应。会议决定派蔡济民随刘赓藻寻找清军协统黎元洪，请其出任湖北军政府都督，并以他的名义通电全国。
黎元洪（1864~1928），字宋卿，湖北黄陂人，毕业于北洋水师学堂，在海军服役，甲午中日战争后应张之洞之招，随德国教官训练湖北新军，曾三次赴日本学习军事，由管带、统带升任第二十一协协统，武昌起义前是武昌地区仅次于统制张彪的清军高级军官。他极端仇视革命。10日夜，他亲手杀死两个革命士兵。后看到形势不妙，便到部下一个参谋的家中躲了起来。当革命士兵把他搜出来时，他浑身打颤，身不由己地被带到了谘议局。黎元洪得知要他出任都督，吓得面色惨白，大喊：“我不能胜任，休要害我！”革命党人和立宪派有的婉劝，有的威胁，但黎元洪仍坚决不从。这时，有人拿出一份预先写好的安民告示要黎元洪签署，他用颤抖的声音说：“莫害我，莫害我！”拒不肯签。革命党人李翊东举枪对黎说：“我们不杀你，要你作都督，你还不愿意，再不答应，我就枪毙你！”黎还是不肯签字。李翊东拿起笔来，签了一个“黎”字。当天，《中华民国军政府鄂军都督黎布告》贴遍全城。布告全文如下：
今奉军政府令，告我国民之书：凡我义师到处，尔等不用猜疑。我为救民而起，并非贪功自私。拔尔等出水火，补尔等之创痍。尔等前此受虐，甚于苦海沉迷。只因异族专制，故此弃儿如遗。须知今满政府，并非我家汉儿。纵有冲天义愤，报复竟无所施。我今为民不忍，赫然首举义旗。第一为民除害，与民戮力驰躯。所有汉奸民贼，不许残孽久之，贼昔食我之肉，我今寝彼之皮。有人激于大义，宜速执鞭来归。共图光复事业，汉家中兴立期。建立中华民国，同胞其毋差池。士农工商民众，定必同逐胡儿。军行素有纪律，公平相待不欺。愿我亲爱同胞，一一敬听我词！当天下午还推举了各种执事人员。汤化龙担任总参议，参谋部、民政部、交通部、外交部、庶务部、书记部、军需部等也都成立。革命党人还组成了一个谋略处，有蔡济民、吴醒权、吴兆麟、胡瑛等人担任谋略，处理有关军事等方面的重要问题。当晚谋略处做出了以下几点决定：（一）湖北革命领导机关定名为中华民国军政府湖北都督府，设于武昌谘议局；（二）称中国为中华民国；（三）废除宣统年号，以本年为黄帝纪元四千六百零九年；（四）都督用黎元洪名义布告地方及通电全国；（五）革命军旗为十八星旗。建立谋略处说明革命党人打算建立领导核心，但这个领导核心一开始就具有临时的性质。与布告同时发出的还有刑赏令，规定买卖不公者斩，扰乱商务者斩，奸虏烧杀者斩，邀约罢市者斩等各项纪律。
孙中山抵达美国科罗拉多州之丹佛市，译黄兴来电：“居正由武昌到港，报告新军必动，请速汇款应急。”孙中山因无法筹得款项，欲复电令居正勿发动起义，但因故迟未发出，不久孙中山接电报，知武昌已为革命军占领。
清廷嘉奖瑞弭患初萌，定乱俄顷，并命严刑拷问被捕革命党人，缉捕逃亡。
10月12日。湖北军政府通电全国。清晨，革命党人以黎元洪的名义通电全国，宣告武昌光复。还以黎元洪的名义发出了《布告全国电》、《宣布满清罪状檄）、《告汉族同胞之为满洲将士者》、《檄各督抚电》、《免税公告》、《谕湖北各府州县政务及自治公所电》、《通告城镇乡自治职员电》、《通告各省城镇乡地方巡警电》等许多电文。这些电文完整宣布了湖北军政府的对内政策：（一）清政府是全国人民的公敌；（二）革命的目标是要建立共和政体；（三）革命政府将减轻人民所承担的苛捐赋税；（四）确保一切有产者的财产。