清政府为了抓捕革命党人，在各省总督府衙开辟了一条民间举报电报房，专门收集民间举报电报和密函。
5月4日夜，龙啸卿的大军开拔前一刻，龙啸卿通过天网伪造了一份举报电报发给湖广总督衙门，称革命党已经控制了新军第八镇，并准备起义，同时附上了第八镇一大群军官的名单。
湖广总督瑞澄闻报后，大吃一惊，结合最近一段时间的革命风声，他判断该密电有一定的真实性。
以瑞澄的性格，宁可信其有不可信其无，于是下令巡防营闯入第八镇新军当中抓人。
当夜，同盟会宋教仁正在武昌，他组织文学社与共进会在武昌召开由双方负责人和新军代表60余人参加的联席会议。
在宋教仁的倡导下，准备趁四川革命高涨、武昌新军当中大部分官兵倾向革命的大氛围下，组建武昌起义领导机构，即起义总指挥部。
由于宋教仁还得赶赴上海组织上海武装商团起义，因此文学社负责人蒋翊武被推举为总指挥坐镇武昌，共进会负责人孙武被推举为参谋长。共进会负责人刘公被推举为政治筹备处总理。起义总指挥部设于武昌小朝街85号文学社机关，筹备处设于汉口俄租界宝善里14号。
会议刚刚结束，就听见武昌城内警号长鸣。巡防营四处抓捕新军军官，其中有革命党，但也有被冤枉的。
宋教仁等人犹如惊弓之鸟，熊秉坤冒死跑来报告，称瑞澄已经察觉，正四处抓捕革命党人，新军军营内人人自危，军心动摇。
宋教仁认为革命内部有人泄密，于是决定立即起义，否则苦心培养的新军恐被瑞澄一网打尽。因为很多新军官兵出于好奇而加入革命党阵营，一旦瑞澄严刑逼供，恐有人受不住刑而招供。
孙武等人虽然认为时机不甚成熟，但已经没有回旋余地。如果宋教仁被抓，将是革命党最大的损失，于是赞成提前起义。
蒋翊武认为瑞澄大肆抓捕第八镇新军军官，其中不乏大量被冤枉的军官在内，正好可以鼓动他们加入革命阵营，一起起义。
宋教仁也觉得这反倒是个好机会，瑞澄这一举动正好把不赞成革命的那一部分新军军官推到了革命阵营一边。
开会的六十名第八镇新军军官代表们于是纷纷返回军营召集部属们准备起义，由于四川革命浪潮关系，瑞澄接到朝廷命令给第八镇新军十六协发放了弹药，准备让他们开赴四川弹压革命。
十六协新军当中革命党少，但瑞澄认为革命党一定先鼓动有弹药的十六协造反，因此巡防营先抓捕的是十六协的军官们。
革命党大多数集中在十五协，但是有枪没子弹。蔡济民等人回到军营后，立即组织军官团向楚望台军火库发动突袭，并与一个小时后攻陷楚望台军火库。
新军十五协立即得到了弹药补充，孙武等人即刻宣布起义，打着救援十六协的军官们的旗号向湖广总督府进攻。
这样一来，十六协的士兵们为了营救他们的长官们，也纷纷加入了十五协的队伍，整个新军第八镇不到两个小时的功夫全部宣布起义。
瑞澄没有想到自己捅了马蜂窝，急忙命令巡防营镇压新军。
然而，巡防营不过是旧式八旗和绿营兵改编而来，抓人还可以，打仗却是怂货。而新军第八镇乃是张之洞的自强军改编而来，战力强悍，至凌晨四点左右，巡防营不敌，纷纷撤退。
革命党迅速攻占湖广总督府，但瑞澄比耗子跑的都快，在巡防营的掩护下已经溜进了英国领事馆。
宋教仁严令不得攻击洋人，恐遭致列强发难，因此新军追至租借外便撤回。
5月5日早上8点，经过十个小时的激战后，起义军基本上控制了武昌城。
由于事发突然，革命党没有丝毫准备。好在宋教仁在武昌，革命党有了主心骨方才转危为安。
然而，起义军没有目的性，可以说是盲目的。很多新军官兵都不知道怎么回事，跟着乱打一通后才知道瑞澄跑了，武昌城归了革命党。
为了组织革命，宋教仁命革命党和起义军主要军官们聚集在湖北谘议局大楼会议厅开会，孙武等人同时召集了立宪派等革命激进分子，以及咨议局的一干议员们一起，商讨组建军政府和推举都督人选。
会议由谘议局议长汤化龙主持，副议长张国溶以及议员，还有黎元洪、吴兆麟参加。革命党方面由宋教仁、孙武、彭楚藩、刘复基、杨宏胜、吴醒汉、徐达明等列席。
革命党推举宋教仁为临时军政府大都督，立宪派则推荐黎元洪。
历史在这一刻再次改写，武昌起义提前了，宋教仁没有离开武昌去上海，革命党有了主心骨，另外骨干孙武没有负伤，彭楚藩、刘复基、杨宏胜等人也没有被瑞澄处死，革命党力量强大，立宪派不敌。
最终黎元洪未能当选大都督，而宋教仁取而代之最终当选。
几个小时的会议结束后，决定成立大汉湖北军政府，由宋教仁担任大都督，黎元洪为副都督，汤化龙为总参议，孙武为湖北军司令。
5日中午，武昌城内最后一股巡防营被消灭，全城光复。
晚上8点，湖北军政府成立谋略处。
在谋略处的主持下，宣布成立中华民国军政府鄂军都督府，公布军政府檄文和《安民布告》，宣布改国号为中华民国，废除清朝宣统年号，改用黄帝纪元，宣统三年改为黄帝纪元4609年。
军政府建立参谋部、军务部、政事部、外交部。以谘议局大楼为办公地，以十八星旗为军旗。谋略处以军政府名义发布《布告全国电》，《通告各省文》等文告通电全国。
两天后革命党胡玉珍、邱文彬、赵承武等在汉阳发动起义，光复汉阳；随后赵承武率起义军攻占汉口。
至5月8日后，武汉三镇全部掌握在革命军手中。