1911年10月10日晚8时半，熊秉坤率领第8镇工程8营后队革命党人首先发难，起义士兵便都持枪在手。代理管带阮荣发督率少数军官闻讯来堵，又放枪威胁，打伤两个同志，起义士兵遂开枪打倒阮荣发，其余军官便都逃窜。熊秉坤集合起义队伍直奔楚望台军械所，那守卫楚望台的工程营左队革命士兵马荣等立即响应，便设法打开库门，取出子弹，分发士兵。这熊秉坤率队前来会合，占领了楚望台军械所。
熊秉坤遂以总代表名义命令：“本军是湖北革命军，即以楚望台为大军营，金兆龙马上带兵去接应南湖炮8标，并掩护进城，然后进攻总督署。”
临时参加起义者甚众，出现了随意开枪，难以指挥的现象。恰在这时，左队队官吴兆麟便出场，众人遂推吴兆麟来指挥作战，熊秉坤也非常拥戴他。
吴兆麟字畏三，湖北武昌人，先后毕业于湖北武汉普通中学堂、参谋学校、军官讲习所。原本是日知会员，后来消沉多年，但在营中素有威望，且对革命活动暗中同情。他见众人恳切推戴，便同意临时指挥，部署进攻防守等，甚是周详妥当。
金兆龙带兵出中和门至南湖，恰炮队已有准备，队官张文鼎等已与邓玉麟等接洽妥当，金兆龙一到，遂带领炮队入城，途中又与混成辎重营起义部队汇合，遇着城内吴兆麟所派第二批接应步兵，遂一路杀奔城内，至楚望台，吴兆麟又请炮队再去把留在营内的大炮拖来。
蔡济民、方维等党人遂率队来楚望台汇合，陆军测绘学堂学生亦在党人代表李翊东带领下投入起事。
各起义部队推举吴兆麟统一指挥进攻督署，布成步炮阵地，便由大炮射击督署，且轰击尚未起义的41标，促其响应。
黎元洪10日晚一直在协司令部里坐镇。第21混成协各部将士大多出调外地。黎元洪接到驻守在武胜门外塘角之21混成协炮队营管带张正基打来的电话，告以同驻塘角的21混成协辎重队纵火起事，黎闻讯恐慌异常，令张立即扑灭，同时电话通知铁忠。他又想到要设法阻止城内本协士兵响应起义，于是命所属41标3营管带谢国超严防本营士兵行动，同时下令召集41标全体官佐到会议厅集合。
黎元洪面色庄重地环视着聚集在会议厅内的官佐，宣布了三项命令：严阵以待，来则还击，去不追击。然后只说了两个字：“请坐。”他便一言不发地来回踱步。
会议厅沉默了一个多小时，黎元洪接到督署电话：第21混成协工程21队、辎重第21队兵变。没过10分钟，得到21混成协驻塘角的炮兵亦变。继而又接到张彪电话通知，城内工程8营和右旗部队兵变，又不到半小时，听说第8镇炮标进城，在楚望台驾炮攻督署，城中大乱。约10点钟，瑞澄逃至楚豫兵舰，11时督署电话不通。
黎元洪和41标官佐静坐着听会议厅之外的枪声、炮声、喊杀声，黝暗的夜空不时闪着火光。
突然，41标士兵、共进会员邹玉溪夺门欲出，黎元洪当即开枪将其打死。约11点半钟，听到有人攀营墙高呼：“革命成功，同胞速出，去攻督署！”然后逾垣而入，为守者所执。拉到黎元洪面前，黎向此人猛砍一刀。由于用力过猛，刃折而人未死，仍高呼革命，护兵乱刃齐下，移尸沟中。被杀者是由革命军临时总指挥所派给各营送信并联络响应起义、攻打督署的共进会员周荣棠。
黎元洪一连杀死两个革命党人，并未挡住革命党人的进攻。过了一会，隔壁30标留守兵枪声大作，势将及41标，黎指挥标兵，乘墙防之，他命令：“如人来攻我，则发枪击之！”黎见革命军势力强大，又下命令说：“不还枪，好言劝之。”见地的部下慌乱已极，再下令说：“如来攻我，退守营房。”
起义军在蛇山的炮兵阵地和楚望台上的炮火交相辉映，呼啸的炮弹直向41标营房射来，41标的军士亦有哄动之相。
黎元洪眼见大势已去，始令官佐各自回营，并最后训话说：“带兵出外避炮，如能维持，不负皇恩，是所至盼；更能维持到底，将来定予重赏；否则听其自便，余不能为汝等负责。”
41标全体官佐一哄而散。
41标革命党代表阙龙、廖湘芸在队官胡廷佐等人协助下，集合队伍，冲出了营门，直奔楚望台。
起义军士臂缠白巾进攻督署。先头部队到督署东面不远，忽遇张彪亲自率领的队伍，在望山门城楼抵抗，进攻受挫。
吴兆麟、蔡济民、熊兼坤等商量第二次进攻，定下放火之计，兼为炮兵射击参照，便令民众从督署周围撤走，日后赔偿所损房屋，民众则搬出油桶、棉花，自愿毁家，便把督署照得如同白昼。炮兵遂用排炮轰击督署与第8镇司令部。起义军组成敢死队，熊秉坤带队猛冲，督署遂为起义军所占。
第41标起义队伍亦不甘人后，在队官胡廷佐等带领下攻下藩署，都是白银满库，胡廷佐下令封存守卫，有妄取者立斩，无人敢动。
电报局、官钱局也相继拿下。张彪见大势已去，遂领残余兵将，出城渡江到汉口刘家庙车站喘息，城中残兵便都投降。
黎元洪焦灼万分。参谋刘文吉、管带谢国超、执事官王安澜等劝他暂避他处。他便偕王安澜等至黄土坡刘文吉家。黎对刘说：“我身居协统，部下兵变，如革命党失败，我必受处分；若革命党成功，我能否逃命，不得而知。我有金钱几许，存于某处；田地若干，均有契据。更有金表一只，现款几何，暂为拜托。我若不幸，我之家属儿女，烦君照料。”
黎元洪在刘家换了一身便衣，又偕王安澜一起至谢国超家。他在谢家辗转不能成寐，忆及平时积蓄，乃派伙夫回家搬运。
伙夫从中和门内黎宅挑出了个皮箱，担任巡查的工程起义士兵马荣、程正瀛等见其神色慌张，怀疑是乘火打劫的窃犯，喝令止步，并声语要严加惩办。伙夫慌忙答辩，吐出真情。马、程二人连忙回楚望台将此情报告。
11日拂晓，很多革命党人和起义士兵，纷纷聚集在楚望台坡下，集议下一步行动方案。吴兆麟、蔡济民等人都在场。
蔡济民道：
“起义已初步成功，目前最要紧的，是重新组织政府，不能这样群龙无首；光武昌起义是不行的，必须马上通电全国，呼吁响应；安民告示更非马上发出不可。我们一定要找一个德高望重、为全国所知的人，才能号召天下，免得别人说我们是兵变闹事。”
当时，革命党的领袖们：刘公隔绝在汉口，孙武炸伤，蒋翊武出逃，刘英远在京山，詹大悲、胡瑛在狱中，刘复基等被害，居正、黄兴、谭人凤、宋教仁俱在港、沪，杨时杰在京。起义各军领导人，均以资望浅，不敢出来负总的责任。蔡济民、吴兆麟、熊秉坤、李作栋、张振武等筹商，邀请原谘议局正副议长及议员前来开会，商讨地方政府组织事宜。
议会会长汤化龙字济武，37岁年龄，湖北蕲水人，中过进士，担任过授法部主事、山西大学堂国文教习，后留学日本，归国后任湖北谘议局筹办处参事，被选为议长，1910年被推选为各省谘议局联合会主席，要求清廷召开国会，实行立宪，抨击皇族内阁，与谭延棪等发起组织“宪友会”，声明尊重君主立宪政体。他正为武昌兵变惊慌，闻说开会，很是没底。
议长、议员来到楚望台，关于组织政府，便有人推举汤化龙为湖北都督。汤化龙倒也知趣，知道手中无兵，都督如何能干。正在此时，马荣和程正瀛回来报告黎元洪去处，吴兆麟、蔡济民当即作出决断：“以黎在湖北负人望，且甚得军心，此时出任都督，最为适当。”
吴兆麟同黎元洪有师生和同学之谊，当然拥护黎为都督。蔡济民政治上十分幼稚，又有单纯的排满思想，他种族界线清楚，而阶级界线模糊，却把都督位置让给属于革命对象的旧官僚黎元洪。吴、蔡当即派各军代表，偕同马荣、程正瀛率兵一排，前往谢宅迎黎。
黎元洪闻起义军至，忙躲进床下，却被马荣识破，只得爬出来，端出协统架子叱责革命战士：
“余带兵并不刻薄，汝等何事难余？”
众人答道：“我等来此，特请公出主大计。从则生，不从则死。统领自择之！”
黎知不可抗拒，只得由众人拥到楚望台。
吴兆麟等派出一排士兵，列队鸣号欢迎。众人这才注意到黎元洪身着灰呢长夹袍，上罩一件青呢马褂，头戴一顶瓜皮小帽，背后仍拖着一条“豚尾”，一派颓败的前清官僚神气，面容沮丧，失去了平日作协统时的威仪。黎见到这个欢迎场面，无可奈何地向革命士兵笑了笑道：
“各位辛苦！”
吴兆麟等引黎至中和门城楼观战，黎见众人视线集中在远处的战场上，小声对吴兆麟道：“你为什么要革命？这是要全家诛戮的事。你学问很好，资格很深，你万不该与革命党共同革命，你若不革命，你在军队进级很易。请你快叫大众各回各营。事情闹太大了，更不得了。”
吴兆麟小声回道：“我也是被众人挟来的。”
马荣在旁，听黎元洪竟出此言，大怒。斥黎元洪道：
“我们同志很抬举你，你反不受抬举，叫我们回营，待瑞澄派人来杀。你昨夜亲手杀了我们传信的同志周荣棠，我们尚未问你的罪！今请你来，仍是反对我们。你就是一个汉奸，我们就要杀你。”
吴兆麟急忙喝止，对马解释道：“黎统领素来是很爱我们的，刚才所说的话，是关照我们，看我们同志太辛苦了，暂请回营休息，黎统领自有维持之法。”又低声对黎道：“请统领暂且容忍，因昨晚杀人太多，此时都是一鼓奋勇之气，稍不如意，即动手来，反于统领面子不好。”
黎不再发言。吴又对黎道：“瑞澄自督鄂以来，措置乖戾，激起湖北军队全体革命，足证清廷无道，今闻瑞澄与张统制均已出走，仅统领一人在武昌城内。统领素爱军人，甚得军心。事已至此，实属天意，只好请统领出来维持大计。”
黎元洪听说督署已被攻下，瑞澄、张彪、铁忠逃走，武昌城全城已被革命党人控制，便临时集会，在了解了大致情况后冷笑道：
“瑞澄、张彪统清兵水陆并进，何以抵御？海军军械尤犀利，不需10弹，此城将粉碎矣。汝等将退何处？依吾之见，汝等不若暂且回营，待吾往说瑞、张使不追究，何如？”
革命党人大怒：“吾人革命，原不计生死利害，但尽心力而行之，虽肝胆涂地，亦甘之如饴也。统领意见，绝不可行。”
黎元洪长叹一声：“我只老命一条，给汝辈玩掉吧！”
革命党人决计在原湖北谘议局设址办公。蔡济民等与汤化龙等商定，起义军代表、黎元洪等去谘议局开会，组织政府。革命党人方维牵来一匹骏马，供黎乘坐。吴兆麟又派100名士兵护卫，熊秉坤、邓玉麟、李作栋、徐万年、马骥云等随行。
会议正式开始，众人公推汤化龙为主席。因有人曾提议汤为都督，汤首先发言道：
“革命事业，兄弟素表赞成。但是此时武昌发难，各省均不晓得，须先通电各省，请一致响应，以助成伟举。鄙见瑞澄自逃走后，必有电报到京。清廷闻信，必派兵来鄂，与我们为难。此时正是军事时代，兄弟非军人，不知用兵，关于军事，请诸位等筹划，兄弟无不尽力帮助。”
吴兆麟起而发言，表示赞成汤化龙意见，并补充说明武昌首义后，革命所处的有利形势，鼓舞大家必胜的信心，然后说道：“首义后，军、民两政实繁，兄弟拟请在座诸位同志、先生公举黎元洪统领为湖北都督，汤先生为湖北民政总长。两公系湖北人望，如出来主持大计，号召天下，则各省必易响应。”
众人拍手赞成。黎元洪答称：“此事体太大，务必谨慎，我不胜都督之任，请另选贤能。”
立宪派人士汤化龙、胡瑞霖以及吴兆麟都婉言劝黎；革命党人蔡济民、张振武、李翊东更强迫其必须接受推戴，黎仍无动于衷。蔡济民拔出手枪厉声道：
“事已至此，黎公再不允就，我等只有自杀，以谢同志，而慰死难诸先烈！”话音未落，突然有一人举刀自杀，血溅满座。
原来是革命志士朱树烈试图以鲜血感动黎元洪，黎居然不为所动。一霎时，空气极为紧张，许多革命战士感到愤怒、焦躁。正在僵持之中，忽见李翊东手捧一夜之间写就的“中华民国军政府鄂军都督黎布告”，对黎说道：
“请于都督衔下，署一黎字。”
黎元洪吓得双手发抖，颤声道：“毋害我，毋害我！”
李翊东大怒，手持长铳道：“汝絅颜事仇，官至统领，岂大汉黄帝子孙耶？罪不容于死，今不罪汝，举为都督，反拒绝之，岂非生成奴性，仍欲效忠于敌耶？余杀汝，另举贤能。”
蔡济民、陈磊急忙劝止。黎元洪瑟缩不语。李翊东提笔代书一个“黎”字，并对黎元洪说：
“余代为书，岂能否认乎？”
众人鼓掌，表示称赞。然后把黎元洪关在谘议局楼上的一间房屋里，并派兵把守。黎元洪见此情景，思虑：革命党人把他当成囚徒，清朝又把他当成叛臣，无论哪一方都可以把他的脑袋搬家，故此整日愁眉苦脸，饮食不进。
“中华民国军政府鄂军都督黎布告”在武昌城内广为张贴，这告示为六言文：
今奉军政府令，告我国民知之：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，补尔等之疮痍。尔等前此受虐，甚于苦海沉迷。只因异族专制，故此弃尔如遗。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，与民戮力驰驱。所有汉奸民贼，不许残孽久支。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。
黄帝纪元四千六百零九年八月二十日示。
告示是武昌城内破天荒的一件大事，人们奔走相告，争先恐后地观看，往观者途为之塞，欢声雷动，至有艰于步履之白发老翁，倩人扶持，拥至布告前，必欲亲睹为快。武昌城内，人心为之大定，而残余的清吏、旗兵则心惊胆裂，易装潜逃者甚多。甚至汉口租界的外国人士闻讯，也大为惊愕：“想不到黎统领也是革命党！”逃散之陆军官长，闻黎公出任都督，多归附焉。
汉口民众得知武昌起义成功，便急入监狱看望詹大悲，卫兵也不阻止，任由詹大悲等自由行走。汉口街面已乱，盗匪横行，詹大悲等急忙过江，找到蔡济民道：“你们如何在武昌闭城造反，不管汉口，请速派兵过江占领。”
蔡济民等深觉有理，便派军队随詹大悲过汉口设司令部。革命党人群集詹大悲身侧，遂成立汉口军分府，出示布告，共推詹大悲为分府主任，何海鸣为副主任。当夜藏在汉口的文学社副社长王宪章发动42标一二营，在汉阳、汉口行动起来，赶跑反动军官，举在狱中的党人李亚东为汉阳知府。武汉三镇，已经光复。
黎元洪被软禁在谘议局，闭目不语，实乃木偶尸居，不画一策。革命党人的本意是借用黎的空名来镇定人心，并不需要黎负任何责任和过问事情，所以当蔡济民、邓玉麟、王宪章、吴兆麟等人看到黎的态度如此顽固，毫无转变立场的表现，即决定举行会议，成立谋略处，负责军政大事，实即军政府的决策机构。会议推蔡济民为谋略处负责人，其成员还有吴醒汉、高尚志、张廷辅等，共15人。谋略处遂议决：都督署设在谘议局；废除宣统年号，改为黄帝纪元4609年；
用都督黎元洪名义布告地方及通电全国；革命军旗为18星旗；军政府暂设机关四部：参谋部、军务部、政务部；设立招贤馆。谋略处又派出刚出狱的胡瑛为外交部长，带军政府照会过江会见各国驻汉口领事，洋人们原来不知底细，至此才知局面。此时军情却也紧张，武汉革命军不足3000人，清兵必将很快南下，谋略处遂定扩军四协，退伍老兵通知归营。
蒋翊武长衫短发，满面风尘闯进设在谘议局的谋略处，众人大喜，急道辛苦。原来蒋翊武那日从小朝街机关逃出，拟至京山县找会党首领刘英，伺机再举。于途听说武昌革命党起事，遂折身回返，一路奔回，却是3天3夜工夫。
黎元洪不言不笑，不进饮食，终日正襟危坐，形同偶人，人皆目为泥菩萨。黎元洪的执事官王安澜看见黎每天不食不语，心里着急，惟恐饿坏了这位他跟随多年的黎协统，便把黎的情况报告了军政府的革命党人。
几位革命同志商议，都说黎如此反对革命，终日忧闷，饮食不进，若真饿死，岂不麻烦！当时在座的陈磊道：
“我想黎元洪是故意装模作样，他以为革命难以成功，一旦失败，他则求请政府原谅，或者再谋做官；如果革命成功，他则享受元勋。此时假装愁闷，其心正在计算。不然，他果忠于满清，何以当初晚间不死？”
都督府警卫司令甘绩熙起而支持陈磊：“黎元洪这个态度，甚是可恼！我们真看不来！依我愚见，不如用手枪扣了完事！”
说着，陈、甘二人提着手枪便朝黎元洪的房间走去，其他革命党人连忙劝阻，争说不可如此激烈，以致外间有所藉口。甘绩熙遂改口道：“我纵不扣死他，亦要他决心。”说罢推开黎元洪的房门，其他同志亦随着进去，甘对黎道：
“黎宋卿先生，我们汉人同志，流血不少，以无数头颅换得今日成绩，抬举你为都督。你数日来，太对我们同志不起。我对你说，事不成，你可做个拿破仑；事若成，你可做个华盛顿。你很讨便宜的，你再不决心，我们就以手枪对待！”
黎元洪这时头脑似乎略觉清醒，慢条斯理地道：“你年轻人不要说激烈话。我已在此两日，并未有什么事对你们不起。”陈磊道：“你的辫子尚未去！你既为都督，该做一个模范，先去辫子，以表示决心。听说你自到了谘议局，茶饭不进，你未免太着急了。我今有一言奉问：现在是民国了，你若尽忠民国，你就是开国元勋；你若尽忠满清，你就该早天尽节。二者必居其一，何以如此装模作样？你非才智胜人，即你不干，以中国之大，汉人之多，岂无做都督之人耶！望你三思，不然，恐同志等不容汝也！”
这时蔡济民等围过来，七嘴八舌地劝他剪辫子。黎连忙道：
“你们再不要如此激烈，我决心与你们帮忙就是。你们说要去辫子，我早就赞成。我前在营内并下过传知，谓：愿剪发者，则听其便。你们明日叫个理发匠来，将我的辫子剃去就是。”
讲话间，起义士兵丁仁杰和刘度诚二人一起当即给黎剪去了辫子，现出圆圆的光头来。蔡济民毕竟是20多岁的青年人，竟抚摸着黎元洪的光头开玩笑道：
“都督好像个罗汉！”
黎元洪苦笑道：“有点似弥勒佛。”
黎元洪所以转变了态度，是他看到残余的反革命势力逐步被清除，革命形势不断发展，尤其是他听到起义炮兵1营、步兵1队在武胜门外两望一带阵地上，同停泊在长江的楚豫（瑞澄在此舰上）、楚材、江清各兵舰炮战约2小时，楚豫、江清两舰被击伤，敌舰向长江下游败走，这对他震动颇大。他向来迷信清政府的海军实力，今见清朝海军竟败于革命军之手，可知清朝的前途不妙，于是态度方始有所转变。
另有文字记载，正当黎元洪心情郁闷，自杀未遂的当口，黎家老仆来到都督府，欲面见黎元洪，卫兵不许其入内，老仆遥对黎元洪喊道：“如夫人劝主公降”，自是黎持两端，不坚欲殉节。这未免夸大了如夫人的作用了，那如夫人，即是黎元洪以3000元买的妾危文绣是也。
其实，在革命党人中，反对黎元洪做都督的不乏其人。革命党领导人张振武见黎元洪态度仍无改变，主张杀掉他，以吴兆麟为都督，李作栋、陈磊赞成，但吴兆麟坚执不肯。又有一些革命党人见黎元洪态度顽固，主张罢黎元洪都督职，以黄兴易之。赏叙长李翊东力持不可，谓：
“黎名为都督，实则俘虏，以黄易之犹如反掌耳。然窃以为不可，盖黎厚重知兵，为人望所归，一旦去之，恐摇动人心，招致内乱，则为敌所乘，其害可胜言哉。且黎氏为吾人所立，旋又去之，将何以取信于人，而招致天下士耶？”
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