由于同盟会以往策划的多次起义都以运动新军和联络会党为主要手段，所以满清官吏在收到有人准备起义的风声之后，于10月10日下令紧闭武昌各城门，封锁新军营房，调来旧军实施紧急警戒。这种采取高压手段，以旧军控制新军的做法看似高明，实际上却直接导致了矛盾激化，使困守在营房里的新军由惶惶不安、人人自危，迅速转化为激愤不平、铤而走险。
当晚7时许，新军哗变。新军工程第八营左队正目熊秉婪率三百人冲向军火库，守库士兵都属于同营左队，立刻群起响应。这时，城内外各营新军听见枪声，一哄而起，分头抢占蛇山制高点，进攻总督府。
当一个王朝走向没落的时候，它的脆弱性往往是超乎人们想像的，甚至是一击即溃的。湖广总督瑞澂听到起义的枪声之后，发布的命令不是全力抵抗，而是让人急忙在花园后墙上凿开一个洞，仓皇而逃。到11日凌晨，义军已经占领武昌全城，象征着全国十八个行省的十八星旗在黄鹤楼上迎风飘扬。
10月11日，革命党人与起义官兵聚会咨议局大楼。由于原定的主要领导人蒋翊武、孙武等人或隐匿或受伤，而当时又迫切需要一个有名望的人物号召全国响应，原新军第二十一协统领黎元洪被推为鄂军都督，组成了湖北军政府。
10月14日，在英国公使朱尔典、美国公使嘉乐恒的多次干预下，清政府下诏启用先前被打人冷宫，“回籍养疴”的袁世凯为湖广总督，叫他去湖北前线督战。袁世凯则借机向清政府提出早日召开国会、组成责任内阁、开放党禁、宽容武昌起事人员、宽筹军费、授以军事指挥全权等六项条件。27日清政府被迫全面接受袁世凯所提条件，命他为湖广总督兼钦差大臣，节制前方各军。由此，袁世凯一步步走向了清末民初的政治舞台中央。
10月28日，黄兴、宋教仁、谭人凤等先后赶到武汉，参与军政指挥、领导工作。
武昌起义的成功在全国引起连锁反应。此后不到两个月的时间里，全国十四个省先后宣告独立，纷纷脱离满清王朝的专制统治。
中国，开始书写一页崭新的历史篇章。
九十七年前的10月10日，武昌首义，我想，那一定是个战火纷飞，枪声大作，杀声四起的革命之夜。现在，武汉的夜晚却是安详的、温馨的。
那天从首义广场采访回来，我在招待所的房间里整理采访笔记、核对历史资料，一阵悠扬的歌声蓦地从外面传来，吸引我走到窗前。窗外就是武汉大学校园，我看见，草坪上烛光点点，一群青年学生围坐在一起，边吃着零食，边说笑嬉闹。这显然是为一位同学举行的生日聚会，他们共同唱起那首熟悉的歌曲：祝你生日快乐…
这是一个让人心动的场景。归根结底，革命的目的，就是为了让人民能够无忧无虑地享受生活，让孩子们能开心地唱响祝福生命的欢歌。
1911年10月10日，武昌起义正进行得如火如荼，孙中山还在美国的旅行途中。12日，由于旅途疲乏，当他从科罗拉多州丹佛市的旅馆里一觉醒来时，已经是中午11点多钟了。他在出去吃早餐的路上顺便买了一张报纸，这才看到了那条令他惊喜交集的中国电讯：“武昌为革命党占领。”
孙中山当时的心情大概是十分复杂、矛盾的，事后，他曾在《有志竞成》中做过这样的披露：
时予本可由大平洋潜回，则廿余日可到上海，亲与革命之战，以快平生。乃以此时吾当尽力于革命事业者，不在疆场之上，而在樽俎之间，所得效力为更大也。故决意先从外交方面致力，俟此问题解决而回。
显然，他是希望先通过折冲樽俎，在国际外交上取得一些成就，并以此作为送给国内革命同志的一份厚礼，更光荣地回国。然而，中国的革命并没引起欧美列强的足够关注，他在依次走访了华盛顿、伦敦、巴黎之后，却始终一无所获，最后带回来的只有“革命之精神耳”。
孙中山在国外活动期间，国内各方政治力量已经开始了大裂变式的权力整合与重组。
十四省相继起义独立后，地方军政府各自为政，没有统一的对外交涉机构，使国际上无法正式承认为交战团体。11月上旬，武汉和上海两地军政府几乎同时发出了建立全国性革命政权的倡议，而临时大总统的人选成了各方势力热议的焦点。
12月2日，江浙联军光复南京，成为新的革命中心。12日，十四省派出的议事代表聚首南京，酝酿成立南京政府，选举临时大总统。就在这时，从武汉传来消息，袁世凯的全权议和代表唐绍仪已经到达汉口，黎元洪要求暂缓选举总统，如果袁世凯能够“反正”认同共和，迫使满清皇帝退位，实现南北统一，则大总统一职应该“虚位以待”。
推翻满清专制、建立共和政体、实现南北统一，是南方各党派进步人士所共同追求的目标。而在南北对峙的严峻格局下，无论是军事实力，还是国际地位，南方革命党都不占有优势。尽管南方临时外交总代表伍廷芳反复要求列强不要向清廷提供贷款和武器，并发布声明：如果他们的贷款用来打击中国革命，南方各省马上会对他们实行贸易抵制，当革命胜利之后，政府也将拒绝承认这些贷款。可是日、俄、德这三个别有用心的国家还是向清廷提供了借款，袁世凯的军队里甚至还有日、德两国的军事顾问参与战场指挥。
因此，争取手握重兵的实力派人物袁世凯“反正”，便成了瓦解满清统治，实现南北统一最现实可行的手段。而且，这样付出的社会成本最低，无论是国家还是国民，都可以因此免受长期战乱之苦。
自袁世凯被清廷重新起用执掌兵权之后，黎元洪一直和他保持着联系，曾去信劝其倒戈，迫使清帝退位。11月9日，黄兴又以革命军战时总司令的名义写信给袁世凯，动员他“以拿破仑、华盛顿之资格，出而建拿破仑、华盛顿之事功”。黎元洪、黄兴共同拉开了南北议和的序幕。
与黎元洪、黄兴的意见一致，宋教仁和南方各省代表也都主张“以大总统饵袁世凯而推翻清室”。和袁世凯交情深厚的张謇还给他发去密电：“甲日满退，乙日拥公。”
在这样的背景下，全权议和代表唐绍仪的到来使各省代表12月16日的集会临时改变了议程，决定暂缓大总统选举，在此过渡期，由中央军政府代行临时政府职权，军政府以黎元洪为大元帅，黄兴为副元帅。因为黎元洪在武昌主持军政不能来南京，由黄兴代行职权。同时，委派伍廷芳作为南方全权代表与唐绍仪尽快议和。
就在各省代表决定成立中央军政府后，黄兴接到了孙中山即将回国的电报，遂不肯到南京就职。南方各省建立统一政权的相关事宜也因此暂被搁置下来。
12月21日，孙中山回到香港，25日抵达上海，受到黄兴等人迎接。他一到上海，立即在全国引起强烈反响，各地欢迎函电源源而来。对于当时的情形，孙中山本人曾经这样描述：
当予未到上海之前，中外各报皆多传布谓予带有巨款回国，以助革命军。予甫抵上海之日，同志之所望我者以此，中外各报馆访员之所问者亦以此。予答之日：“予不名一文钱也，所带回者，革命之精神耳！革命之目的不达，无和议之可言也。”
孙中山的突然回国中断了南北议和的既定进程，也顿时改变了整个南方的政治格局。26日，黄兴、陈其美（时任上海都督）、宋教仁等人在孙中山临时寓所举行同盟会最高干部会议，商讨推举孙中山为大总统、组织临时政府方案。会上，宋教仁同意推举孙中山为大总统，但是力主采用内阁制，总统之下设总理由总理组成责任内阁；孙中山则主张完全总统制，不设总理，由总统直接组阁。宋、孙两人分歧严重，相持不下。宋教仁“内审国情，外察大势”，反复强调“责任内阁之适于民国”，不肯让步；孙中山思来想去，只好表示“认可”。会议最初决定推举孙中山为总统，黄兴为内阁总理。但黄兴坚辞不受，请宋教仁担任，宋亦不允。宋教仁主张总理内阁制本无私心，这时更不想让人产生他本人争当总理的误会，于是内阁制就此搁浅。因为时间紧迫，宋教仁和黄兴一起匆匆离开上海，去了南京。
27日，驻南京的各省代表分成两路，一路赴上海欢迎孙中山回国，一路留在南京与黄兴举行代表会议。在上海，孙中山就各省代表关心的问题释疑解惑，畅所欲言：关于选大元帅还是大总统问题，孙中山说，要选就选大总统，因为大元帅不是国家元首；关于袁世凯如果“反正”的问题，孙中山慷慨承诺，只要袁世凯拥护共和，就以总统职位相让，但总统就是总统，反对冠以“临时”二字。在南京，黄兴就采取总统制做出说明，获得通过。
28日，分别会晤了孙中山、黄兴的各省代表在南京聚会，除了坚持保留临时大总统的“临时”两字之外，对孙中山、黄兴其他观点各省代表均表认同。