无论如何，到了1911年，清政府在行政上的腐败与外交上的无能使不断积聚的各类矛盾得到一个释放的机会。在这一年5月，因抗议严重入不敷出的清政府强行将民营的川汉、粤汉铁路收归国有并转卖给英、法、德、美四国银团，四川、湖北、广东、湖南等省爆发了“保路运动”，亦称“铁路风潮”。它成为了声势浩大的反清革命的导火索。暴风眼的中心最初是在四川。9月底，在同盟会成员吴玉章等人的领导下，四川南部的荣县甚至宣布独立。进入10月，革命的中心转移到了湖北。
10月10日，湖北新军中的革命党在武昌发动起义。两天后，摄政王载沣收到湖广总督瑞澂电报如下：
十八夜（1 0月9日晚上），革匪创乱，拿获各匪，正在提讯复办。革匪余党勾结工程营、辎重营突于十九夜八钟响应。工程营则猛扑楚望台军械局，辎重营则就营纵火斩关而入。瑞澂督同张彪、铁忠、王履康分派军警，随时布置，并亲率警察队地域。无如匪分数路来攻，其党极众，其势极猛。瑞澂退登楚豫兵轮，移往汉口。
载沣透过10月12日的上谕说：“览奏殊深骇异！此次兵匪勾通，蓄谋已久，乃瑞毫无防范，豫为布置，竟至祸机猝发，省城失陷，实属辜恩溺职，罪无可！湖广总督瑞澂，着即行搁职，带罪图功，仍着暂署湖广总督，以观后效。”
同日，《纽约时报》驻汉口记者写了一篇题为《中国内乱快速蔓延》的特稿。我们至少可以从这篇特稿中得出两个判断：其一，西媒在当时已经判断出这是一场意在推翻清政府统治并建立共和政体的有计划的、协调一致的革命；其二，革命军将矛头集中在清政府身上，小心翼翼地避免触犯外国人的利益。这篇特稿写道：
已经笼罩中国数月之久的革命开始进入高潮。四川省的起义只是冰山一角。这是一场夺取中国并宣布共和的协调一致的运动。如果革命计划不流产的话，流亡海外的著名革命家、同盟会领袖孙中山博士将当选总统。在1910年访美期间，孙中山已经为这场革命募集资金……湖北起义军组织有序并且资本雄厚。他们已经没收了地方财政和银行并正在发行自己的纸币……京汉铁路有20公里线路已经被毁坏，桥梁也被烧毁。很多满族人已经被杀死，惊恐的人们带着行囊正从城市逃往乡村。监狱已被打开，罪犯被释放。大街上一直在交战。革命军已经接到最严格的命令，要尊重外国人的生命和财产。一支从汉口派往武昌以保护在那里的传教士的美国军队已于今日（10月12日）返回，带回所有的传教士，除了圣公会的坎普小姐（Miss R。A。Kemp）以及其他不愿意离开武昌的教会成员……湖北革命军还发布了一道特别公告，任何对外国人或商业经营进行干扰的士兵都将被立即处死。公告还进一步宣称：“这是一支人民的军队。我们将推翻残暴的满洲王朝，恢复真正的中国人的权利。”
武昌起义爆发之时，孙中山正在美国为反清革命而四处奔走，其活动包括继续募集革命资金、组织在美华人游行、募集有才学的革命志士回国效力等方面。
根据《纽约时报》的报道，10月14日，孙中山抵达旧金山之后，立即指示总部设在旧金山的中华青年协会（The Young China Association）组织全美华人在次日下午大游行。“五十名充满美国民主精神的年轻人，以及芝加哥大学、伊利诺伊大学的毕业生正准备追随孙博士回国”。10月20日，孙中山离开旧金山时，已经在当地募集了1万美元。《纽约时报》刊登的另一篇报道说，孙中山已经拿出100万美元个人资产用于追逐自己的革命理想。
11月，孙中山绕道欧洲回国。他重返了自己曾受蒙难的伦敦，并在那里停留了10天之久。他拜访了他的良师益友及救命恩人坎特利，以及英国陆海军界、造船业、金融业的名流。于11月20日发自伦敦的一条报道写道：
孙中山的伦敦之行被高度保密。少数知情人宣誓保持沉默。孙博士入住酒店的管理者完全不知道这位访客是一位在中国有成千上万追随者的大人物……据说他对拜访军界、造船业及金融界名流的成果十分满意。他每天都收到中国的起义军领袖们发来的长篇电文，并且将自己的建议和指示用电报发回。
为了争取西方舆论的支持，孙中山在巴黎停留期间曾向欧洲媒体简要地阐述了他的治国方略。他说，作为一个联邦共和国，中国将从美国与欧洲年轻的民主制度中吸取灵感，但是，中国不会放弃自己数千年来沉淀的文明果实。“中国将保留自己古老的语言。但是，为了研究将在新共和国的事业中起重大作用的科学，英文将弥补中文在传播科学知识方面的不足。正如中国有统一的语言，共和国将有联邦军队及联邦财政。因为中国将对外国的商业和企业打开大门，我们的第一步将是废除贸易政策上的诸多限制。但是，共和国将根据自己的利益而非外国的利益调整海关政策。当然，这项工作将会听取债权国的意见。债权国的权利将会得到审慎地尊重”。
眼见局势急剧恶化，清朝统治者希望能请袁世凯出山以力挽狂澜。10月14日，上谕下达内阁：“湖广总督著袁世凯补授，并督办剿抚事宜。”10月27日，又谕：“湖广总督袁世凯着授为钦差大臣，所有赴援之海陆各军并长江水师暨此次派出各项军队均归该大臣节制调遣。”
10月30日，重阳节，幼帝溥仪——通过摄政王——在给内阁的上谕中“罪己”，以期能挽狂澜于既倒，扶大厦之将倾。因此篇《罪己诏》情词恳切，乃“将死鸟之哀鸣，将亡人之善言”，颇值今人回味，故与诸君共享之：
朕缵承大统，兢兢业业，期与士庶同登上理，而用人无方，施治寡术。政地多用亲贵，则显戾宪章；路事蒙于佥壬，则动达舆论。促行新治，而官绅或藉为纲利之图；更改旧制，而权豪或只为自便之计。民财之取已多，而未办一利民之事；司法之诏屡下，而实无一守法之人。驯致怨积于下，而朕不知；祸迫于前，而朕不觉。川乱首发，鄂乱继之。今则陕湘警报叠闻，广赣变端又见。区夏腾沸，人心动摇，九庙神灵不安，歆飨无限，蒸庶涂炭可虞。此皆朕一人之咎也。
在“罪己”之后，此谕宣誓维新：
兹特布告天下，誓与我国军民维新更始，实行宪政。凡法制之损益，利病之兴革，皆博采舆论，定其从违。以前旧制、旧法，有不合于宪法者，悉皆除罢。化除旗汉。屡奉先朝谕旨，务即实行。
最后不忘惩治替罪羔羊，并怀柔军民：
鄂湘乱事，虽涉军队，实由瑞澂等乖于抚驭，激变弃军，与无端构乱者不同。朕维自咎用瑞澂之不宜。军民何罪？果能翻然归正，决不追究既往。
同日，再下谕旨改革资政院、开党禁，并赦免戊戌变法以来所有政治犯，还有其他措施多项。
11月1日，摄政王载沣批准庆亲王奕劻以“奉职无状”为由请求罢免自己内阁总理大臣之职的要求，并于同日将这个职位授予袁世凯。
对于袁世凯重新被启用一事，《纽约时报》早有预言。1911年9月29日，即武昌起义事发前11日，这份报纸即刊出一条消息说，曾经请辞内阁总理大臣而未被批准的庆亲王奕劻，已向摄政王举荐袁世凯作为接班人，“因为袁是可用的最有能力的人”。这篇消息的作者评论说：“如果摄政王任命袁为内阁总理大臣，则说明了宫廷对整个国家的局势感到震惊，因此才决定放下尊严，将这名拥有极高声望的汉臣召回。”
但是，大清王朝大势已去。在武昌起义之后，湖南、陕西、江西、广东、山西、云南、广西、安徽等省紧跟着也纷纷起义，并建立军政府，宣布独立。袁世凯已经无力回天，而且也无意“回天”。他一边消极镇压革命，一边等待篡夺政权的时机。12月初，南京临时政府初步成立之后，袁世凯授命着手和谈——史称“南北和谈”——事宜。他希冀利用自己的政治与军事资本通过政治手段以相对和平的方式夺得天下。但是，因为在国民会议召集办法等事项上的分歧未能达成妥协，南北和谈的第一阶段并不顺利。
12月29日，中国南方已经宣布独立的省份选举孙中山担任中华民国第一任临时大总统。两天之后，即12月31日，1911年的最后一天，回国不久的孙中山在南京就任总统，并宣布中华民国成立。当日，《纽约时报》刊登了一篇题为《孙中山的当选不被重视》的文章，向西方人通报了美国著名记者托马斯·米勒德——未来中华民国政府第一位来自美国的政治顾问——在12月30日对孙中山进行专访时获得的信息：“孙中山表示这次革命经过精心策划，但武昌起义未能作十分准备……孙中山博士得到50名代表的推举，而其中一些人已经被免职。孙之当选，部分归因于激起这场革命的外国的阴谋。不应对这个结果过于认真……一切都可能调整。这里的情况表明，最终中国将实行共和政体，袁世凯将成为总统。”
中华民国成立的消息传到美国之后，纽约唐人街的华人欣喜若狂。1912年1月2日，《纽约时报》刊登的一篇报道写道：
昨天（1912年1月1日），纽约唐人街彩旗飘扬，华人通过演讲、歌唱以及燃放鞭炮的方式——主要是燃放鞭炮——庆祝孙中山博士当选为中华民国总统。在以前，居住在佩尔、莫特以及多叶大街的华人分为两派，一派支持“君主立宪”，另一派支持“民主”。昨天，他们第一次步调一致。