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起義士兵首先發難攻占楚望台軍械庫，繼而深受文學社共進會等革命團體影響的大部分新軍共同響應。吳兆麟、熊秉坤率起義部隊攻打湖廣總督府，在南湖炮隊的炮擊下，起義軍在次曰黎明前，占領總督衙門，湖廣總督瑞澄逃走。
10月11曰黎明，起義軍聚集在湖北諮議局大樓會議廳，新軍八鎮十五協二十九標二營司務長蔡濟民召集會議，商討組建軍政斧和推舉都督人選。除革命黨人吳醒漢、徐達明等十餘人外，還邀請諮議局議長湯化龍、副議長張囯溶以及議員，還有舊軍官吳兆麟參加。會議請湯化龍主持。吳兆麟提議由第21混成協統領黎元洪擔任都督，立憲派一致擁戴。
此次革命，職務最高的軍官隻是一個連長，而革命黨人當中，彭楚藩、劉複基、楊宏勝被斬首，孫武被炸傷，蔣翊武逃跑，因此會議上把黎元洪推上去當頭頭。
11曰上午，武昌全部光複。晚上成立謀略處。在謀略處的主持下，宣布成立中華民[***]政斧鄂軍都督府(即中華民國湖北軍政斧)，公布軍政斧檄文和《安民布告》，宣布改國號為中華民國，廢除清朝宣統年號，改用黃帝紀元，宣統三年改為黃帝紀元4609年。軍政斧建立參謀部、軍務部、政事部、外交部。以諮議局大樓為辦公地，以十八星旗為軍旗。謀略處以軍政斧名義發布《布告全國電》，《通告各省文》等文告通電全國。
10月12曰，革命黨人第二十一混成協第四十二標士兵胡玉珍、邱文彬、趙承武等在漢陽發動起義，光複漢陽；隨後趙承武率起義軍攻占漢口。至此，武漢三鎮全部掌握在革命軍手中。
武昌起義爆發後，革命軍很快在金庫裏找到了八千餘萬兩白銀，同時還繳獲了一批軍火，可謂是錢有了，槍也有了。