实际的起义并没有按照预定的计划,也不是在预定的领导机构率领下进行的。
起义的日期最初定在八月十五日(10月6日)。因为准备不及,延期到八月二十日(10月11日),但是起义的风声已经泄漏出去。官方加强了戒备。在上海的同盟会中部总会认为武汉一地发动靠不住,必须等待南京、上海同时发动。黄兴也有十一省同时发动才能取得成功的说法。这些说法传到武汉,更使武汉的一些领导人犹豫不决。
八月十八日(10月9日),孙武在位于汉口俄国租界内的机关里制造炸弹,不慎起火。俄国巡捕闻声来搜查,炸伤的孙武和其他在场的人逃走了,机关内的文件都被巡捕搜去。同这个机关相邻的刘公住的房子也连带遭到搜查,刘公自己逃掉,他的妻子、弟弟和其他若干人被捕。俄租界捕房立即把搜查到的东西和被捕者送交清朝官方。在武昌的机关里的蒋翊武和其他几个负责军事的人当天知道了这个情形,十分紧张。他们感到如果不赶快动手,就将坐以待毙,于是派人分头通知各标、各营的同志,在当天夜里十二时听到中和门外炮声时发动起义。但是给中和门外炮队的命令没有传达到。炮声未响,起义也就没有能实现。就在这个夜里,蒋翊武所在的机关遭到军警的袭击。蒋翊武和其他若干人逃脱,但又有多人被捕。
在被捕者中间,刘尧澂(和蒋翊武一起投军的一个知识分子,是振武学社和文学社的骨干,在这以前,他曾到日本参加过同盟会)、彭楚藩(也是知识青年,进过宪兵学校,因而当了宪兵,他先后参加日知会、群治学社、振武学社和文学社,并为共进会吸收为会员)、杨宏胜(出身农民家庭,由绿营兵士而进入新军第三十标,是文学社社员)这三个人当夜受到审讯,坚贞不屈,在十九日早晨被杀。但另外有些人在受审中立即叛变,招供了所知道的一切。官方从搜获的文件和变节者的口供中知道了革命组织的全部情况。湖广总督瑞澂宣布戒严,调集比较可靠的巡防营、守卫队、教练队分途搜捕。革命党人在武昌、汉口的所有机关都被破获,先后被捕的有三十多人。由于从查获的名册中看到有大量的新军兵士,所以瑞澂下令封锁新军营门,不准兵士出入,把兵士手中的子弹一律收缴,要各标、营的军官负责巡查。瑞澂在十九日向朝廷报告这次事件,说是&ldo;所幸发觉在先,得以即时扑灭&rdo;1。他没有敢报告新军中的情况,他以为起义的行动及其领导机关已经粉碎,新军中的兵士们的问题不难逐步解决。
清朝官方没有料到,就在八月十九日(10月10日)夜里,武昌城内外的失去了领导的革命兵士们自己发动起来了。
张彪统率的第八镇和黎元洪统率的第二十一混成协,共有一万八千多人。这时已有一部分兵力被调到四川(为镇压四川的保路军起义,清廷派端方入川,第八镇所属的第十六协大半为端方带走),又有一部分兵力分驻在湖北省外县和汉口、汉阳等地。在武昌的兵力有十四个营,分驻城内外,约七千人。其中参加文学社等组织的约有三分之一;有的营,如第八镇所属的第三十标的两个营,多半是满洲兵,革命力量很小。十九日白天,各营中纷纷传说,瑞澂要派巡防营到新军各营中按名册捉拿革命党人,形势十分紧张。就是未参加革命组织的士兵们也感到有牵连受祸的危险。
到了这天晚上,驻在中和门内的第八镇所属工程兵第八营营房内首先发生士兵哗变。这个营中参加革命组织的士兵较多,他们以熊秉坤为首,把士兵群众发动了起来。有几个军官被士兵打死,其他军官不敢拦阻。士兵们夺取了营房中的弹药,一哄而出,到了附近的楚望台,这里设有储藏枪炮子弹的军械库。驻防楚望台的本营左队士兵起而响应,反对革命的军官逃走了,因此军械库轻易地为起义士兵所占领。起义的士兵有三百多人,其中多数本未参加革命组织,在占领楚望台后,他们议论纷纷,秩序很乱。熊秉坤虽然在革命组织中有营代表的名义,但是掌握不了局面。有人把事变发生时躲避起来的左队队官(相当于连长)吴兆麟找了出来。兵士们,特别是临时参加的兵士们要求吴兆麟当总指挥。吴兆麟曾经是日知会的干事,但以后没有参加过任何革命组织。熊秉坤等人只得顺应多数兵士要求有一个军官来指挥的情绪。这样,吴兆麟就成了起义军的指挥。他命令一部分兵力警戒附近驻扎的与革命为敌的部队,同时派人去同其他有革命力量的部队联系。这时,在城外的属于第二十一混成协的工程兵营和辎重兵营中也有一部分兵士发动起来,他们有七十多人设法进了城来到楚望台。接着,属于第八镇的城外的三个炮兵营的几乎全体兵士和城里的第二十九标、第三十标各一百多个士兵,还有陆军测绘学堂的学生近百人,知道了起义的消息也起而响应,他们都集中到了楚望台。特别是炮兵营的兵士们拖了三门大炮进城,参加起义,更使军心大振1。
当天午夜,集中起来的起义军向湖广总督署发起进攻。在楚望台的炮声响起来后,武昌新军各标、营中更多的士兵参加起义了。新军的营级以上的绝大部分军官都感到自己部队内部不稳,为保全性命,各自离营躲避。第二十一混成协统领黎元洪开始时还企图组织镇压,并且亲手杀死了一个进行联系的革命士兵。到了楚望台炮声响起来时,他看到自己在武昌的部队有的已经起义,其余他也控制不了,就躲到一个参谋的家里去了。但并不是所有的新军部队都参加了起义,有一部分仍在反动军官控制下,有一部分采取中立观望的态度。直到天明时,参加起义的部队为数共约二千人。湖广总督瑞澂,新军第八镇统制兼巡防营提督张彪,督办公所总办铁忠等官员听到兵变后,立即命令所属各部队长官制止内部响应,并且组织可靠的兵力保卫督署,会剿造反的士兵。