呼声惊动了隔壁的同志。五棚的革命士兵程定国（又名程正瀛）听到金兆龙的喊声，连忙持枪跑到三棚来。他一看情形就明白了，也没多想，举起步枪对着陶启胜就扣动了扳机。“嘭！”的一声响，陶启胜腰部中弹，松开金兆龙，踉踉跄跄地跑出屋去。陶启胜的两个护兵至始至终都不敢动手。
程定国无意识的这一枪，是武昌起义的第一声枪响，也是中国两千多年帝制崩溃的第一枪。这第一枪的荣誉起因于金兆龙的提前暴露，收功于程定国的拔刀相助。可是后人多把第一枪的荣誉归在熊秉坤的头上。原因是1913年“二次革命”失败后，程正瀛堕落为军阀爪牙，被昔日的同志沉江；金兆龙则沦为军阀侦探，北伐战争后抑郁而死。二人“发难之功，不复为人道及”。而熊秉坤始终站在革命阵营，为人信服。可见历史褒贬人物的作用多么巨大。
话说熊秉坤听到突发的枪响后，急忙携枪，以最快的速度赶到二排三棚。他当机立断，宣布立刻发动起义。同志们纷纷响应，冲出营房。营房是两层楼，二三排住在二楼，二楼的起义士兵们迅速向楼下冲去。一些士兵抑制不住内心的激动，鸣枪示威。一时间，枪声四起，流弹横飞。
代理管带阮荣发正在一楼，听到二楼枪响，和右队队官黄坤荣、司务长（一说排长）张文涛一齐持枪前来弹压。阮荣发看到有个人影扭着腰，从二楼奔跑下楼梯，向自己跑过来，认定这一定是带头造反分子，没有多想，抬手对着人影就是一枪，正中来人的前胸。不料，中枪倒地的不是别人，正是刚才带伤而逃的陶启胜（陶启胜并未当即死去，随后被起义士兵通知家人领回家去，第二天死在家中。他可算是武昌起义中第一个被打倒的敌人）。
楼上的起义士兵见状，嚷道：“各位长官，跟我们一块革命罢，同去同去！”阮荣发等人顽固到底，大声喝阻起义士兵，还要冲上楼梯去追究为首分子的罪责。熊秉坤与章盛恺、程风林、程定国、金兆龙等人与他们在楼上楼下对峙，展开枪战。其间，章盛恺负伤，程风林伤重而死。程定国枪法很准，一连打死黄坤荣与张文涛二人。起义士兵吕中秋打中阮荣发。阮荣发负伤逃跑，一边跑一边向前队放枪，打死一名起义士兵。随即，阮荣发被起义士兵徐步斌打死。此时，工程营的其他军官，已经作鸟兽散了。
控制住营房后，熊秉坤吹响警笛，召集士兵集合，正式宣布起义。听到外面零零星星的枪声，熊秉坤不能确定自己的冒险有没有得到同志们的响应。不过考虑到起义后缺乏弹药，熊秉坤很快就率领同志们冒险奔往楚望台军械所。夜，漆黑漆黑的。一队起义士兵快速行进在街道上，不知道前方的楚望台有什么在等待着他们？
楚望台上，派来监视的前任管带李克果听到发难枪声时，非常紧张。他召集军械所的官兵训话，命令他们：“如果有徒手的‘匪人’来，你们应该开枪抵抗；如果有持枪的‘军队’来，你们人少，要避一避，再看情形。”士兵马荣是革命党人，乘机对李克果说：“我们都没有子弹，怎么能抵抗‘匪人’？”李克果觉得有道理，叫人搬出两箱子弹，分发给士兵。革命士兵们得到子弹，马上朝天鸣枪。马荣兴奋地喊：“起义了，起义了！”李克果大惊失色，和其他监视军官抱头而逃。这时，熊秉坤带人逼近军械所。所里的满族士兵负隅顽抗，不让熊秉坤等人靠近。马荣等人冲着满族士兵放了一排枪，后者就逃散一空了。马荣打开营门，和熊秉坤的起义队伍胜利会师。楚望台军械所，这座湖北新军最大的军火库落入起义者手中。
工程八营枪响时，29标驻地离工程营最近。29标的起义代表蔡济民听到枪声大作，迅速向天鸣枪响应，高呼：“起义了，起义了，大家快出来！”蔡济民，1886年生，湖北黄陂人，参加新军十年，先后任29标司务长、排长等职。他还加入过日知会、共进会、文学社三大革命组织，竭力促成共进会、文学社联合。蔡济民参与了起义谋划，是计划中的领导机构成员之一，也是直接参加武昌起义的两位核心领导成员之一（另一人是吴醒汉）。他判断出工程八营率先起义后，迅速带领29标300多名革命士兵冲出营房，冒着小雨向楚望台奔去。他们沿途击毙了阻挡的若干旗兵，迅速到达楚望台。
临近陆军测绘学堂的学生，听到工程八营的枪声，推开拦阻的教官，撕烂窗帘和被单，在臂上捆扎白布条作为标记，全体冲出教室，奔向楚望台。此外，加上从其他部队冲出来的部分士兵，很快楚望台就聚集了400多名起义者。大家紧张有序地打开军火库，分发武器弹药武装自己，并在楚望台附近布置防御。
起义同志还在陆陆续续赶来，越来越多的人或站或坐在雨中，等待下一步的行动。有人在争抢军火，有人在争吵意见，场面出现了混乱。因为是仓促的起义，大家并没有成熟的行动计划。当务之急是成立一个临时指挥机关，把大家组织起来继续战斗。最先发难的熊秉坤军阶太低，难以服众，也不懂指挥。当日在楚望台当值的工程八营左队队长、29岁的吴兆麟并没有随李克果逃走，选择留下来。他是在场军阶最高的人。吴醒汉等人就拉他出来，要他担当指挥。
吴兆麟，1882年出生在湖北鄂城的农家，16岁即到武昌工程营当兵，后来考入随营将校讲习所、工程专门学校、湖北参谋学堂进修，并参加了清朝组织的新军历次演习。1909年，吴兆麟以最优等生毕业于参谋学堂，回工程八营任左队队官。他既有较高的军事素养，有一定指挥能力，又曾参加了日知会，同情革命，是可以接受的指挥人选。熊秉坤和其他人都同意推举吴兆麟充当临时指挥。吴兆麟并非革命积极分子，起初并不太愿意担当指挥。他对众人说：“满清无道，我也素有起义之心。不过，军队要申明纪律，起事时更不能漫无纪律，一盘散沙，也不能大开杀戮。如果大家能做到纪律严明，不妄杀戮，我就同意担当指挥。”周围的起义者纷纷允诺，表示服从吴兆麟的指挥。吴兆麟这才答应下来。
吴兆麟得到起义群体的推举后，临危受命，很快进入了角色。他和蔡济民、熊秉坤组成了临时领导机构，负起整个队伍的指挥责任。因为情况未明，吴兆麟一边命令加强楚望台周边的警戒，一边派人与城内外其他部队的同志联系。?起义有了正常的指挥，散乱的起义者们顿时凝聚了起来。
花开两头，各表一枝。在城内工程八营打响第一枪之前，武昌城外的圹角就已经燃起了熊熊大火。
话说10日上午，城内革命机关被破获，革命党人被捕遇害的消息传到了圹角辎重队。该队的起义召集人李鹏升在一片缉拿风声中，也是心急如焚，觉得与其坐以待毙不如独自起义，和清政府拼个鱼死网破。他和同志们秘密商议，决定当晚10点独自起义，以纵火为号。
晚上6点，革命士兵都在棚内持枪以待，一切准备就绪。驻扎圹角的清军突然召集队以上军官开会。营房监管顿时松懈下来。李鹏升觉得机会难得，立即通知大家提前起义。起义士兵们迅速冲出营房，到军装房抢得子弹一箱，又点燃马房里的草堆。接着，李鹏升带敢死队撞开邻近炮队的营门，冲入排长室内纵火。城外的起义就此爆发。
如果严格按照时间先后来计算，城外圹角的起义要早于城内工程八营起义一个小时，是真正的首义。但圹角的起义影响很小，也没有及时扩散到城内来，因此只能算是武昌起义的支流而已。
李鹏升发动辎重队起义后，带领100多人向武昌城进发，希望与城内同志联合，继续推动昨天的起义计划（他还不知道城内工程营同一时间的起义计划）。他们先冲到武圣门，发现大门紧闭，再转向大东门，大门也是紧闭；他们只好折向同湘门，到达后发现城门大开，里面空无一人，一行人反而不敢入门，生怕有诈。最后，李鹏升带人到达相国寺，听到城内枪声大作，知道城内同志已经行动起来，大家兴奋极了。巧的是，他们在相国寺遇到了起义后入城的南湖炮队。双方彼此欢呼，一起由中和门（今起义门）入城，到达楚望台与起义的大队人马会合。
辎重队发难，带动城外各处部队起义。7点，圹角工程队见到火光，革命士兵也纵火燃烧营房响应。辎重营、工程队、马队和炮队的起义士兵驱赶军官，涌进城来。入城的南湖炮队迅速在楚望台、凤凰山、蛇山等高地布置炮阵，构筑了起义军牢固的炮兵阵地。炮兵和炮台倒向革命一方，使得起义军占有了火力优势。各处军官闻讯，开始大规模地弃职离营，或就近找地方躲藏起来，或连夜溜出武昌城去。晚上8点半后，各路人马陆续到达楚望台。起义的新军官兵超过了4000人，与之对抗的只有辎重八营、宪兵营、总督府卫队、巡防营和第30标第一营（主要由八旗子弟组成）的约2000名清兵。至此，起义军占据了绝对优势。
清朝文武官吏多数或躲或逃，只有少数人集中到总督衙门商议应对，或就地组织抵抗。
只要攻占总督衙门，就能获得起义全胜。吴兆麟等人很快制定了以湖广总督府为攻击目标的计划，组建队伍分头进攻，彻底推翻清朝在湖北的政权组织。起义官兵们领命，分头散落进夜幕中。最后的战斗就要开始了！
光复武汉
晚上11点，武昌上空下起微雨。北风渐起，裹挟着细雨，和黑暗一起拍打着武昌城。
起义人马向总督衙门发动了第一轮进攻。中和门和蛇山上的炮队向总督衙门开炮，星星点点的炮火时而照亮一方天空。多路起义官兵在炮火支持下，向总督衙门方向进发。沿途有藏在黑暗处的清军用机关枪扫射阻扰，起义官兵在巷战中艰难推进。
战斗进行了约一个小时，枪声有所减弱。侦察兵向吴兆麟报告说，各路队伍因为天黑不能展开，炮兵也不能找到准确目标。除了蔡济民带领的队伍剪断了武昌全城的电线外，其余各路队伍均无进展。
天太黑，怎么办？吴兆麟决定采用火攻。正好附近有一家杂货店，士兵们向店主买了数十罐煤油，兵分三组，每组三到五人，提着油罐一路放火。半个小时后，烈焰冲天，火借风势迅速蔓延，越烧越旺，总督衙门周围顿时变成了一片火海。炮队有了目标，集中火力开炮。一会儿，总督府的官署、钟楼、签押房和花厅都被击中。
湖广总督瑞澂早从梦中惊醒，忐忑地等待着局势的变化。他急切需要知道各处的情况，得知电话被切断后，焦急万状。他判断起义军开始接管城市，失去了抵抗的勇气。想到刘复基三人血淋淋的脑袋，瑞澂知道自己一旦落入起义军手中凶多吉少，对自己的身家性命忧虑万分。当起义军的炮弹落到总督衙门内，他看到窗外的炮火，听着越来越近的喊杀声，惶恐到了极点。瑞澂决定开溜，现在不跑就怕没有机会了。瑞澂不敢由总督府大门出去——怕与冲锋的起义官兵狭路相逢。可是总督衙门又没有后门。原来，清朝的列祖列宗早就担心后辈出现瑞澂这样贪生怕死的封疆大吏，为了阻止不肖后辈弃城而逃，规定各地督抚衙门只能有正门，不许开后门。瑞澂性命要紧，管不了那么多了，下令士兵将衙门后边的围墙打穿。打出了一个低矮的门洞后，瑞澂带着卫兵一个排，叫上家眷，从洞里爬出去，落荒而逃。他出了文昌门，登上“楚豫号”兵船。聚集在总督衙门里的铁忠等一群官吏，见一把手瑞澂带头爬洞而逃，也相继带人从这个洞口爬出去，跟在瑞澂一干人后面，登上了楚豫号。
瑞澂临阵脱逃，瓦解了还在顽抗的清军的军心，鼓舞了冲锋向前的起义者的士气。它算是宏大历史事件中的一个偶然插曲，却对全局产生了重要作用。当时武昌城内，有将近一万名新军官兵（约占总数的三分之二）并没有参加起义，还在观望犹豫中。“此时的瑞澂，如果能镇定一点，亲自率军抵抗，群龙无首的暴动者能否成功，实在是未定之数。哪怕他学叶名琛，来个‘不死，不降，不走’，结局也许会有点不一样，至少，统制张彪的抵抗，会更卖力一点。起义的亲历者革命党人新军士兵曹亚伯说，‘瑞澂若不走，督府之教练队必不退，而未响应之各部队既无宗旨，又成观望，必与革命军为敌。’起义成败还真难说。可是，这边起义者的枪一响，他就挖开督府的院墙开溜，溜到江中楚豫号军舰上，摆开一个随时准备逃之夭夭的架势，一下子，人心就散了。”（张鸣：《瑞澂之走》）
总督衙门的战斗还在继续。熊秉坤率领的起义军在衙门正面遭到清军困兽般的负隅顽抗，战斗十分激烈。为了突破敌人的对抗，熊秉坤挑选了40名精悍的士兵组成敢死队，进行火攻。队员王世龙手提煤油、木柴冒死跃上钟鼓楼放火。清军纷纷把枪口对准王世龙，王世龙被密集的火力击中，不幸壮烈牺牲。然而钟鼓楼还是着火了，火势大作，映衬着敢死队员们视死如归的气魄。他们冒着枪林弹雨，奋勇杀敌。清军被敢死队员们大无畏的气势所震慑，放弃东辕门，败退到西辕门去了。起义军乘势呼喊着追到西辕门。不料，总督衙门大堂之中的清兵，突然用机关枪向外猛烈扫射，起义军又被疯狂的火力给拦截住了。这时候，只见敢死队员纪鸿钧提着一桶煤油，穿梭在密集的子弹中，成功跃入总署门房。清兵见状，集中火力向他扫射。纪鸿钧英勇献身，死前纵火成功。门房升腾起熊熊的烈焰，很快蔓延到总督衙门的大堂。顽抗的清军慌忙逃散。起义官兵呐喊着，冲入总督衙门，清除残敌。
张彪起初并不知道瑞澂出逃之事，还在城内望山门至保安门一线组织清军抵抗起义。如今看到总督衙门陷入一片火海，喊杀声隐约可见，知道大势已去。凌晨时分，起义部队完全占领了总督衙门，喊杀声渐渐低沉下去。张彪又得知瑞澂临阵脱逃，抵抗的意志一下子丧失得精光。他收拾金银细软准备逃往汉口租界寻求保护。这时，辎重营管带跑来报告：“我营没有一个革命党，统制请先到辎重营再行商议。”张彪就带着部分残军，来到辎重营会合，之后不敢在城内久留，退走汉口刘家庙。他在刘家庙搜罗残军败将，等候朝廷的增援。第八镇的日本顾问寺西秀武，在战乱中找到张彪，建议他带领现有兵力潜到武昌大东门，伪装投降，骗入谘议局，消灭革命党人的指挥中心。如果这次冒险成功了，再上奏皇上自请处分，到时候朝廷必能将功抵过。失败了，不过一死而已。张彪权衡后，觉得此举风险太大，不敢采纳，只是在刘家庙修筑工事，消极防守。凌晨两点，新军第八镇司令部被起义部队占领。