广州起义的日期预定于4月13日。但是，4月8日，从马来亚归来的温生才擅自行动，暗杀了广州副都统孚琦。
温生才被捕就义。
《可报》对刺杀孚琦的温生才烈士公开表示赞扬。清政府对《可报》本来就很嫉恨，因它是咨议局办的，苦于没有把柄，奈何不得，现在便借题发挥，以“恐莠言之乱政，禁邪说之惑人”，以免“片纸风传，一倡百合”为借口，勒令《可报》永远停版。
暗杀事件后，广州政府严密戒备。加之从日本运来的一船武器和从美国、荷属东印度汇来的款项误期，黄兴决定起义时间推迟到4月27日。黄兴于4月23日写下“本日即赴阵地，誓身先士卒，努力杀贼”的绝笔书，离开香港潜入广州，负责指挥迫在眉睫的军事行动。
广州城内谣传：革命党人在4月底前举事，粤督张鸣岐对起义已有所闻。4月25日，张鸣岐、李准调巡防营二营入城，以其中三哨守卫观音山高地。陈炯明、胡毅生等人闻讯大惊，认为敌有戒备，应该慎重从事，坚主缓期。但参与选锋的喻培伦、林时塽等深恐事情败露，无法再举，故坚决反对。黄兴再三思考，决定采纳陈炯明等人缓期的意见。于是黄兴电告在香港的胡汉民：“省城疫发，儿女勿回家。”暗示在香港的选锋队勿来广州。
但是，喻培伦、林时佺找到黄兴，慷慨激昂地陈述自己的见解：“花了海外华侨这么多钱，南洋、日本、内地同志不远千里而来，决心拼搏一番，但举事一缓再缓，怎不令人灰心？万一不能再举，岂不成了骗局，堵塞了今后革命道路？巡警就要搜查户口，人、枪怎么办？难道束手待擒？革命总是要冒险的，何况还有成功的希望！即使失败，也可以用我们的牺牲作宣传，振奋人心。现在形势紧急，有进无退，万无缓期之理！请再三深思！”
喻培伦曾因试制炸药损伤一臂。他更是激烈主张按期起义：“就是大家都走了，剩下我一个人，也要丢完炸弹再说，生死成败，在所不计！你们四肢俱全，难道还不如我这个残废人吗？”
这一番话说得黄兴热血沸腾，他决定集合三四十人围攻督署；杀掉张鸣岐。
4月26日，李准从顺德调心腹吴宗禹所属巡防三营入城。据说，其中10名军官中，哨官温带雄等8人热心革命，一人中立，仅一人反对革命。陈炯明闻讯，由惊而喜立即改变主意，和姚雨平一起向黄兴作了报告，要求4月27日按期起义。黄兴也很受鼓舞。革命党小东营会议因此决定：在广州的500人“选锋”兵分4路，于27日下午5时同时发动。
黄兴立即给胡汉民去电：“母病稍痊，须购通草来。”这份27日起义的电报，直到26日夜间10点钟才传到香港。此时尚有300多“选锋”滞留在香港，200多枝枪还在香港待运广州。而开往广州的最后一班船早已启航。
香港统筹部的赵声主张：所有300多“选锋”携带武器次日搭早班船去广州，上岸时若被查觉，即开枪攻击，就势发动起义。但是，胡汉民和刚从湖北来到香港的谭人凤反对，他们提出：一部分人可乘早班船走，大部分人乘晚班船去广州。于是，香港统筹部急电黄兴，要求将起义日期推迟到28日。谭人凤和黄兴之子黄一欧乘早班船去广州。赵声、胡汉民带领300“选锋”搭乘晚班船去广州。
陈炯明接到香港统筹部的电报，即派马育航向黄兴汇报，主张延期一天起义。但此时黄一切已准备就绪，正戎装待发，反对改期起义。谭人凤到达广州起义机关时，黄兴及其选锋队伍已经准备就绪。谭人凤未能说服黄兴推迟起义日期。
4月27日下午，黄兴命令在广州的“选锋”队兵分四路：黄兴率领第一路进攻总督署。姚雨平率领第二路进攻广州小北门，骙已站到革命方面来的新军进城；胡毅生率领第三路守大南门；陈炯明率领第四路袭取巡警教练所，以便该所200名学生投入起义行列。陈炯明擅自主张，通知胡毅生起义改期。胡亦抱消极等待情绪，以拒发枪械来作抗拒立即起义的表示。由于上述原因，第二三四路没有及时发动，只有黄兴率领的第一路按时进攻。
黄兴等决意起义，他们精神奋发，不少人怀着必死的决心，写下遗书。
林觉民在给他怀孕的妻子的绝笔书中写道：“吾至爱汝，即此爱汝一念，使吾勇于就死也。吾自遇汝以来，常愿天下有情人都成眷属。然遍地腥云，满街狼犬，称心快意，几家能够！司马青衫，吾不能学太上之忘情也。语云：‘仁者老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼。’吾充吾爱汝之心，助天下人爱其所爱，所以敢先汝而死，不顾汝也。汝体吾此心于啼泣之余，亦以天下人为念，当亦乐牺牲吾身与汝身之福利，为天下人谋永福也。汝其勿悲！”
方声洞给父亲的绝笔书：“此为儿最后亲笔之禀。此禀果到家，则儿已不在人世者久矣。但望大人以国事为重，勿伤儿之死，则幸甚矣。夫男儿在世，不能建功立业，以强祖国，使同胞享幸福，虽奋斗而死，亦大乐也；且为祖国而死，亦义所应尔也。儿刻已廿有六矣，对于家庭，本有应尽之责任，只以国家不能保，则身家亦不能保，即为身家计，亦不能不死中救生也。儿今日极力驱满，尽国家之责任者，亦即所以保卫身家也。他日革命成功，我家之人，皆为中华新国民，而子孙万世，亦可以长保无虞，则儿虽死，亦瞑目于地下矣！”
4月27日下午4时许，黄兴、朱执信、林时塽、方声洞、林觉民等人率领130名选锋，臂缠白布，脚穿黑色胶鞋，手执枪械炸弹，全体集合。
众人见喻培伦也来到这里，不同意他参加战斗，劝他留下来，把制造炸弹的技术传授给同志，这比参加战斗更重要。但是，喻培伦道：“啥子话，我为革命才学会制造炸弹，现在做好了炸弹，大家都去，我倒不去，那不行！”
又有人劝道：“不少你一个人嘛！”
“我一个人比你们几个人都强。”喻培伦有些生气地回答。
黄兴慷慨激昂地作战斗动员：“清政府从鸦片战争以来，对外丧权辱国，对内欺压百姓，弄得中国暗无天日。如果不将这个腐败的政府推倒，亡国之祸，即在目前。革命，是救国的唯一良方，是我们的天职，要靠我们富有热血的男儿，不顾一切，抱着牺牲的精神，才有办法。只要我们肯牺牲，革命是一定会成功的。同志们，努力吧，革命一成功，我们就不再受外国人的欺负和清政府的压迫，大家都可以过自由幸福的生活了！”
身穿白长衫的朱执信，气喘吁吁、踉踉跄跄地从外面跑过来，要求参加战斗：“我愿跟黄胡子去拚命！”
有人笑道：“你穿着长衫，怎能冲锋陷阵？”
朱执信瞪了那人一眼，立即取出剪刀来，将白长衫的下半截剪去，双手拿着两个炸弹，站队待命。
年已半百的谭人凤向黄兴要枪。黄兴瞥他一眼，婉言拒绝：“先生年高，还有事要你去办。这是决死队，你不必参加了。”
谭人凤顿时满脸通红，高声责备黄兴道：“你们敢死，难道我谭人凤独怕死么？”
黄兴微微一笑，无可奈何，只得发枪给他。
谭人凤并不懂枪术，拿过枪来，马上误触扳机走火，把众人吓了一跳，幸好尚未伤人。
黄兴不待谭人凤解释，一把将枪夺回，连声说道：“先生不行！先生不行！”
谭人凤摇头叹息，只得埋怨自己。
黄兴身穿雪青色纺绸短衣，双腿扎布，双手持枪，威风凛凛，神采奕奕。他看看手表，指针正指在5时30分，便立即发出命令：“各位同志记住：胆要大，心要细。时间已到，向督署进攻！”
司号员拿着用海螺做的号，吹响了进军号。一时呜呜声动，风起云涌，直扑向前。
督署东西辕门驻有一连卫兵，正在吃晚饭，起义军冲来，大喊道：“我们为中国人吐气，你们也是中国人，如果赞成举义，举起手来！”
清军卫兵面面相觑，有的企图拔枪反抗。起义军枪弹齐发，当即击毙卫队管带，冲入二门，与清军卫队对射，所向皆摧。
黄兴双枪连连射击，弹无虚发，迫使卫兵弃枪请降。
朱执信却将平日文弱的姿态抛到九霄云外，勇敢地冲锋陷阵，显示出十分机智勇猛。
黄兴、朱执信、林时塽、李文甫、严骥冲入私寓，分头搜索张鸣岐。
喻培伦、熊克武等从督署后门进攻。三天三夜因赶制炸弹未合眼的喻培伦，身负一箩炸弹，双目炯炯有神，抛出两颗十磅炸弹，“轰隆隆！”督署后墙炸开两个大洞。起义军战士冲进去，喻培伦高喊：“活捉张鸣岐！”
张鸣岐正在督署同司、道官员议事，听到警报，连忙穿过后壁，转入水师行台。
黄兴见张鸣岐等官员已逃跑，下令纵火，焚烧督署。
起义军出了总督署，行抵东辕门，同清朝水师提督李准部队遭遇，林时廪向前劝降：“我等皆汉人，当同心协力恢复汉土。”不料突然中弹而死。
刘元栋、林尹民等5人相继中弹身亡。
双方展开了激烈的巷战。黄兴举枪射击，连连击毙数人，他右手中弹受伤，断中、食二指。一臂已废的喻培伦，胸前挂着满满的一筐炸弹，奋勇向清军投去，敌人见之，无不丧胆。
起义军兵分三起，分途进攻。战火迅即蔓延全城。黄兴带领10人，打算出南大门，在途中与巡防营相遇，接火后，因寡不敌众，败北。黄兴避入一家已歇业的绸布店，更换衣服而出，奔向珠江南岸郊区的一个秘密机关。那里的女同盟会员徐宗汉给他包裹伤处，安全地把他护送去香港。以后，黄、徐结为夫妻。
朱执信随黄兴转战到双门底，从牺牲的同志手中拾起一枝枪，继续战斗。他手、胸负伤，鲜血淋漓，竟不理会，直到子弹打光，队伍散了，他才避入方言学堂学生林云陔家中，等到大南门、大平门开放，经过一番乔装打扮，搭船前往香港。
方声洞等一队起义军驰攻督练公所，方中途饮弹牺牲。
陈炯明等人在黄兴发动起义时，却逃出城去，接着又逃回香港。
起义军经过激烈战斗，终因实力悬殊而失败。战斗中英勇牺牲的有林时塽、方声洞、罗进等57人，被捕后慷慨就义的有喻培伦、林觉民等29人，共计86人。
胡汉民、赵声率领300“选锋”赶到广州，起义已经失败，遂大哭而归。赵声不久便忧郁谢世。
事后，收殓在战斗中牺牲和慷慨就义的72具尸体，由革命党人潘达微营葬在广州城外东北郊白云山麓的红花岗（后改名为黄花岗），这就是中国近代史上著名的“黄花岗72烈士”。
此乃孙中山的第十次起义，即后人所称的辛亥（1911年）广州起义或“黄花岗之役”。起义以失败而告终。
黄兴在香港见到陈炯明，甚为气愤，对亲近同志说：“竟存此人，不足与共大事，观其眸子，足知其阴险，须亟除之，免为后患。”
陈炯明在大事面前，专擅自为，见危却步，其后果是极严重的，理应除之。但是，他在新败之后逃到香港再图革命，许多同志认为应给予他悔过立功的机会，不同意黄兴的处置办法。此事也就作罢。
谭人凤和居正在黄花岗起义之前，被黄兴派往长江流域，组织起义。
谭人凤，号石屏，又号雪髯，1860年出生于湖南新化县。36岁以前尚在乡村教私塾，未能研究时事政治，后遇友人谈论中外大事，竟瞠目无以应对，愧恨难当。先参加反清复明的哥老会，被推为龙头，后结识黄兴，入华兴会。44岁参与黄兴等谋划湖南起义，事泄后回乡以创办“福田小学”为名，设立革命机关，联络会党。后任新化中学堂监督。因招纳宝庆会党起义残部事泄，逃往日本，加入同盟会，为同盟会年纪最长者。他为人耿直，仪表威严，热心实干，讨厌清谈，对孙黄多有批评，独崇宋教仁为俊杰。萍浏醴起义爆发，他受同盟会总部委派回国策应。未果，重回日本，入法政学校学习。后参加镇南关起义、云南河口起义。1910年夏在日本东京的11省区同盟会分会长会议上，主张在长江流域发动革命。这是黄兴派他回来组织起义的原因。
居正，号觉生，别号梅川居士，1876年生于湖北广济县。早年留学日本，加入同盟会。31岁在东京参加发起共进会，次年赴南洋从事革命活动。1910年返回日本，与宋教仁、谭人凤等筹设中国中部同盟会，谋在长江流域发动起义，旋归国。
谭人凤同居正来到武汉，与《大江报》主笔詹大悲以及孙武等人见面，商量运动新军的事情。
孙武是位了不得的人物，他1879年生于湖北汉口，原名葆仁，字尧卿，号梦飞。18岁入湖北武备学堂，毕业后历任湖南新军教练官，岳州威武营管带等职。21岁参与唐才常自立军起义，被举为岳州司令。25岁加入科学补习所，负责联络军队与会党。事泄，逃往日本，学习海军。回国后加入日知会。28岁再度赴日本，参加组织共进会，被推选为军务部长。归国后仰慕孙文大名，佯称是孙文之弟，为孙文所派，来武汉领导革命，即与彭楚藩在武汉建立湖北共进会，组织革命力量。次年到香港，加入同盟会，不久便回武汉。
詹大悲是湖北蕲春人，原名培瀚，一名瀚，字质存。1907年考入黄州府中学。次年到武汉，任《商务日报》总主笔，宣传革命。《商务日报》被清廷武汉当局查封后，又筹办了《大江报》。
谭人凤开口便道：“事情紧急。黄兴指示：孙中山先生赴美筹得款项，拟在广州再图大举，定由革命同志组成800选锋，分四路攻取总督署、水师提督署、将军署和督练公所，运动巡防营响应，待得手后，黄兴率一起义军入广西，赵声率一起义军入江西，命我率一起义军入湖南并联络各处。我此来即要亲自联络两湖革命同志。诸位同志应急努力，届时响应。湖北由居正负责，我即赴长沙联络，月底须赶回广州参加起事。”
他们商谈之后，谭人凤提出去武昌监狱中去看望胡瑛。胡瑛年纪甚轻，却已是同盟会的老同志。
胡瑛是湖南桃源人。1904年，他和两湖革命志士们建立革命团体科学补习所，随即投入武昌新军第八镇工程营当兵，把革命团体设立在新军内部，在新军中吸收革命党人，扩大革命组织。当科学补习所被查封后，他参与组织了新的革命团体日知会，醉心暗杀，先后参与谋刺兵部侍郎铁良，后与吴樾刺杀清廷出洋五大臣，逃亡日本留学，适逢同盟会成立，成为第一批会员，后奉同盟会之命回武昌策动日知会响应湖南萍浏醴起义，事败，与日知会主持人刘静庵、张难先、季雨霖等9人被捕。原拟斩首，却改为终身监禁。胡瑛才气纵横，易于接近，他便在狱中宣传革命道理，很快就把狱吏争取过来，狱吏因而给了他一定自由，允许他与外通讯，接待革命同志。革命志士詹大悲、蒋翊武、刘复基等人常来看望送钱。老狱吏谈国华觉得胡瑛绝非寻常之辈，终有扬眉吐气之日，便把女儿许配给他。这姑娘便天天来狱中为胡瑛操持琐务。胡瑛喜结良缘也。
谭人凤、居正、孙武、詹大悲等来看胡瑛，见胡瑛果是衣冠整齐精神健旺，深觉放心。谭人凤便把将在广州举事告诉胡瑛。孙武便道：
“我党在广州失败多次，为何又在广州起义？”
“此事是孙中山总理指示，南洋诸同志也不甘心，狂热要再作此一举。”谭人凤说完，看了孙武一眼。
孙武对孙中山专心在广东省起义，而对长江流域的起义在经济上不给支持颇为不满：“武汉为中国九省通衢之地，且又有基础，为何不在武汉举事？我代表湖北共进会发表意见，过去革命是运动士官，结果感到他们腐化消极；后来是联合会党，又感到会党思想不纯，不能用武。现在是运动新军士兵的时候了，武昌是新军集中之处，又有工业基础，将来武器供应不用发愁，汉口商业区有无尽之饷源，水陆交通又十分便利，一旦发动，即可震动全国，加上湖南支援，可无后顾之忧，江北有武胜关险要可守，可堵清军南下，东南半壁江山，传檄可定，北方各省，可从容布置，而民众反满情绪十分高涨。凡此种种，皆非濒海之广东可比，实应在武汉首先发动。”
谭人凤此次奉黄兴之命，携带2000元回湖北、湖南组织当地起义，与广州起义相呼应：“总部计划既定，即如此行事为好。”
孙武继续同谭人凤争论，居正默不作声，还是胡瑛道：
“广州与武汉同作准备，以后看情况再定。”
胡瑛是同盟会老会员，又同黄兴关系密切，当地革命党人都很尊重他。谭人凤和孙武便听从了他的劝告。谭人凤拿出了600元给居正，又拿出200元给孙武，让他们用这些钱从事革命活动。
湖北省有两个重要的革命组织，一个是共进会，一个是文学社。这两个革命组织，都有其演变发展的过程。
科学补习所便是湖北的第一革命组织，1904年7月由青年学生吕大森和青年军人刘静庵等人在武昌建立，所址设于武昌多宝寺街，会员共计40余人，推吕大森为所长，胡瑛为总干事，时功璧、宋教仁、曹亚伯分任文书、宣传等职。以“革命排满”为宗旨，借研究科学为名，在学校和新军中进行革命活动。后因华兴会计划在长沙起义事泄，清政府发觉科学补习所与谋，下令搜查，幸事先有备，未遭破坏。但“科学补习所”这个名称不能再用，次年2月，刘静庵、曹亚伯等人组织“日知会”继续活动。
“日知会”的名称，来源于武昌的美国圣公会所设的日知会阅报室。日知会内分设干事、评议两部，推刘静庵为总干事，陆费逵、冯特民等为评议。会员共计100余人，分军界、学界、新闻界、宗教界四类，以军界为多。主要在新军、学生与会党中开展革命活动。萍浏醴起义，该会准备响应，被清政府发觉，刘静庵、胡瑛、季雨霖、张难先等9人被捕。领袖们被关进监狱，使湖北革命运动一时受挫。至1908年夏，日知会成员再趋活跃。7月26日，日知会会员任重远、李亚东等人在武昌建立军队同盟会。
军队同盟会吸收400余人，多属新军中下级军官和士兵。公推任重远为总干事，主持会务。并创办《通俗白话报》，由陈少武主编，进行革命宣传活动。为防止泄密，议决不定会章。后被清政府发觉，《通俗白话报》被迫停刊，任重远逃往四川，会务遂告停顿。12月改组为“群治学社”。
湖北武昌新军中的革命党人黄申芗、杨王鹏等人继日知会之后，将湖北军队同盟会改组为群治学社。设社长一人，文书二人和评议员若干人，以“研究学问，提倡自治”为名，在新军士兵中发展革命力量。他们在1909年接办了汉口的《商务报》，作为他们的机关报，宣传鼓动革命。1910年春，长沙抢米风潮发生时，黄申芗等准备武装起义，因清政府发觉，《商务报》被查封，群治学社亦被迫停止活动。不久，改名为振武学社。
振武学社于1910年9月由群治学社改组而成。吸收社员240余人，推杨王鹏为社长，李玉如为文书兼庶务，设干部会，由新军各标的革命分子派代表参加，以蛇山蕲春学社作为各标、营的联络机构，借“讲求武学”为名，在新军中进行革命活动。为防止泄密，各营不能互相联系，营代表只能承标代表之命。该组织被新军协统黎元洪觉查，派施化尤为队官，秘密侦查，开除杨王鹏，李玉如等人的军籍。社务遂由蒋翊武接替。
蒋翊武原名伯夔，1885年生于湖南澧县。18岁入常德师范学堂，因谋革命被开除，奔走于沅、湘之间，结纳会党，晓以民族大义。他20岁时打算去日本，但在途经上海时病倒了，病愈后便入中国公学读书。不久他遇见了同乡、同盟会员杨卓霖和刘复基，同他们一起创办《兢业旬报》，宣传革命。蒋翊武经刘复基、杨卓霖介绍加入了同盟会。1909年蒋翊武随刘复基回武汉入新军，并参加群治学社。群治学社改为振武学社后，仍为社员。次年，刘复基、詹大悲、蒋翊武等人以振武学社已暴露，商讨改名为文学社。他们借新年团拜之机，由詹大悲以《大江报》名义发出请柬，邀请潜伏在新军的老同志聚首武昌黄鹤楼，正式成立文学社。