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武昌起义前，党人部署与活动，引起地方当局关注，包括胡祖舜宅之会，同日发生南湖炮队事件，险令全盘计划流产。其中南潮事件及第八镇炮八标第三营士兵赵楚屏、霍殿臣为汪锡九、梅清福置酒饯行，值日排长刘步云前来阻止。赵楚屏等不满受罚，率众捣毁营房，冲入军火库，拖出火炮，意欲起事。张彪急令马标喻化龙镇压，赵楚屏逃往同兴学社，要求孙武、邓玉麟提早举义，但二人均犹豫不决。幸刘复基分析：“余意欲请赵同志即回南营，察看全营弟兄，是否俱而发动？如发动，当立刻响应，不致全炮标牺牲，若反抗者仅一、二排弟兄，可嘱咐彼等易装潜逃，免牵动全局，俟预备齐全后，举事。瑞澂懦夫，决不致兴大狱也。”后果如其所料，瑞、张仅开除霍、赵军籍。此事警戒湖北当局，张彪即令各营拆卸枪炮，存于楚望台，由工程营戍守。各营提前举办中秋节庆活动，军官留营休息不准外出，并加强侦查革命党。
瑞澂又调拨新军中部分旗兵往汉口，令陈德龙右路巡防营入卫武昌，再任前标统李襄麟为督署稽察，指挥教练队、机枪、消防、宪兵等保护督署。孙武等见形势不利，押后起事日期至10月9日。
当日下午孙武于汉口俄租界宝里善14号，配制炸弹时被炸伤送院，俄巡捕即到场搜查，将查获档案转交瑞澂。瑞澂即令关闭城门，严查街巷，适蒋翊武自岳州返武昌，随即下令当晚行动。然而邓玉麟赶抵炮营联络之时，同志们均已就寝，当晚起义就此告吹。与此同时，清兵破获小朝街指挥机关，刘复基、彭楚藩、杨宏胜被捕，其后就义。蒋翊武乘乱脱逃，起义行动顿失指挥中枢。是日瑞澂向清廷报捷，“臣不动声色，一以镇定处之，因得弭患于无形，定乱于俄顷”
，对革命党即将行动，未加防范。
10月10日，刘、彭、杨三义士，陈尸文昌门内督部门堂前，谣传当局将大肆搜捕革命党。
新军营内，人心惶惶。熊秉坤、蔡济民、吴醒汉、方维等集会于右旗营房，济民即道：“名册已搜去，各处捕人甚急，总是一死；不如今夜起事，死中求生。”众人附和，决定在晚上点名之时发难，并以枪声为号，通知辎重、工程营纵火塘角，各标营同时出击，再由邓玉麟赴南湖，联络炮队准备入城接应。早在9日，杨宏胜已秘交枪弹两盒予熊秉坤，故工程营已有少量弹药。当晚工程八营士兵整装待发，二排长陶启胜见金兆龙（1886—1933）荷枪实弹，上前查问，程正瀛（1885—1916）随即开枪，揭武昌起义序幕。
熊、程相继击毙阮荣发、黄坤荣，工程八营随即进攻楚望台。楚望台乃是军火库，为兵家必争之地，早有李克果镇守。守卫军中罗炳顺、马荣闻营房枪声，已知秉坤发难，李克果召集士兵抵御，罗氏即要求开军火库取军备。党人各自空中放枪，李克果见状脱逃，罗、马二士集合士兵会合熊秉坤、周定原部约400余人。
熊氏发布命令，称己部为革命军，“今夜作战，应以破坏湖北行政机关，完成武昌独立为原则”。奈何熊氏本为班长，地位与众无异，故推“资望皆高，军事学识出其上”的左队队官吴兆麟（1882—1942）任临时总指挥。吴氏乃湖北鄂城人，曾为日知会成员，后不问革命之事。随即重整队伍，严申纪律，即令马荣、金兆龙各领兵一排从东、西南方突击宪兵营，以曹飞龙、黄楚楠带兵，防守楚望台本部东北、西北两端，同时射击30标，熊氏偕杨金龙取中和门，迎炮队入城。
未几，金兆龙攻下宪兵营，南下接应炮兵，并败对抗之32标兵于长虹桥，直抵南湖。此时塘角辎重营和工、炮队起动，李鹏升火烧马房。辎重队经武胜门受阻，遂与炮队由中和门进城，余凤斋则领军占凤凰山。
29、30标同驻右旗，塘角火起，蔡济民即率本排士兵冲出营门，高呼“打旗人”径向楚望台。30标旗籍长官虽令各不侵犯，却因枪声渐近退出，排长马明熙（1887—1937）、徐达明召同志入本标军库取械，与吴醒汉（1883—1938）赶赴本部。41、31标驻左旗，黎元洪驻此办公。工程八营起事，黎氏严防本部哗变，然军心动摇，元洪只能离开。阙龙、胡培才、廖湘芸（1887—1935）集合士兵，队官胡廷佐（1880—1917）加入。31标赵士龙亦率同志往本部，击杀排长何少雄。陆军测绘学堂距楚望台甚近，李翊东（1887—1960）宣称起义，领全体生员驰赴楚望台，参加作战。
32标驻守南湖武建营，标统孙国安指示许兆龙、楚英等注意。及炮营八标催促行动，左队夏斗寅（1886—1951）、段海山回应，戴鸿炳等击伤卫兵
，集合队伍入城。马队八标代表祁国钧、沙金梅当晚率队任传骑，警戒中和门内外，标统喻化龙拒绝反正离去。武昌各路人马均起动，革命军兵力约2000人，瑞澂仍掌教练队一营、机关枪一连、消防队一队、巡防营三营、宪兵队及警察等5000人
。
各路新军会师楚望台，吴兆麟等以破督署为首要之务，否则敌援一来，前功尽废，形势反不利己。督署位处武昌城西南角，背靠两面城墙，正面街巷狭窄不利于进攻。张彪责成李襄麟、白寿铭任左右指挥，防守督署：左路自长街至王府口，分哨南楼。右路设防保安门正街，伏兵其中小巷。革命军三路出击：第一路邝杰自王府口搜索前进，袭督署后院。第二路马荣率兵，经水陆街前进，专责助攻。第三路熊秉坤循保安门正街，攻督署前门。再以陈国贞领炮兵在中和门、蛇山设阵地，炮轰督署。晚上11时攻势开始，邝杰部受挫于紫阳桥西，伤亡颇多，退回楚望台。熊秉坤部伍正林被阻于津水闸，张鹏程抵保安门遇敌不支而退。
第一次攻势虽败，但炮兵队顺利占领蛇山，41标警戒大东门至阅马厂，终可配合第二波攻势。12时后革命军再进攻，第一路以黄楚楠、姚金镛、张鹏程再出紫阳桥西。胡廷佐部占官钱、善后、电报局，攻藩署，阙龙攻督署，任得胜沿途警戒。马荣仍统第二路，会同高尚志、吴醒汉进发。最后一路熊秉坤正面进攻，徐兆宾领支队搜索崔家院、恤孤巷。炮队陈国贞架炮保安门，由曹飞龙掩护。不料伍正林部遭伏于恤孤巷，保安门二架为清军所夺。张彪亲临保安门指挥，两度组织武装消防队冲锋不成。
熊秉坤即以敢死队，还冲保安门，逢32标助战，终挫败敌势。第一路军逼紫阳桥，清军失炮队之援，撤防王府口西头，张鹏程直冲西口敌阵，利用火烧民房进攻，助阙龙、蔡济民越王府口。阙、蔡所部袭破大都司巷防线，清军向东辕门撤退，瑞澂潜登楚豫兵轮
，张彪败走汉口刘家庙。
督署尚余清军顽抗，教练营倚墙垣向外射击，济民纵火于督署附近商店，利用火光指引炮队轰击。蛇山、凤凰山及中和门炮队击毁署内数处，守军退至东辕门内。大堂清军以机关枪扫射，纪鸿钧携石油冲入放火，英勇牺牲
，署内守军溃散投降。督署既陷，蔡济民于次日天明，配合凤凰山炮兵进攻藩署，布政使连甲亦撤。革命党人高插十八星旗于黄鹤楼，象征武昌首义成功。
清季革命运动起自1895年乙未广州之役，至1911年辛亥武昌起义，始告功成，此乃湖北新军“军事政变”所促成。
其后孙中山谓：“武昌之成功，乃成于意外，其主因则在瑞澂一逃，倘瑞澂不逃，张彪断不走，而彼之统驭必不失，秩序必不乱也。”
孙氏之论，可谓一针见血。