10月10日整整一天，清军在城内外到处抓捕革命党。瑞澄传令各营，令各营长官认真搜捕营内的革命党，张廷辅就是在操场上被第八镇长官张彪派人捕去的。当时清军正在上早操，与张廷辅同在三十标的吴醒汉，以及二十九标中与张相熟的蔡济民等人目睹他被抓，心急如焚。
清兵押着张廷辅到总督衙门时，路过工程第八营的营房。该营的革命党人，看见此景，知道瑞澄正按名册抓人，遂秘密串连，饮酒盟誓，准备枪枝，只等天一黑即动手。
当时武昌城内新军并不多，只有步兵3个营，工程兵1个营，而旗兵却有3个营，此外还有死心塌地为瑞澄卖命的督署教练队1营，及巡防营。
看见敌我力量悬殊，准备起义的革命志士，就马上分头做各营经管武器人的工作。使他们大为高兴的是，这些人都愿意参加革命。
于是革命党人秘密运送子弹，分发给各营自己的同志。有了子弹，大家一可以起义，二可以威慑其他士兵及观望不前的人，使之附从革命。第八镇统制张彪是个铁杆保皇派，其司令部里有数挺机关枪，这对起义军可是个不小的威胁，因为当时机关枪不多，只有张彪和瑞澄的下属才有。革命党人就运动第八镇司令部的军需官，暗中把机关枪的一些零件拆掉了。
当时城内有个地方叫楚王台，那里设有一个巨大的军械库。汉阳兵工厂制造的枪炮子弹，及多年来购买的外国枪炮都储藏在那里。防守该局的，正是工程第八营，10日晚上值日的又是左队队官吴兆麟。吴兆麟早年加入过革命团体，同情革命，以后他成了起义的指挥官。
剑拔弩张中，夜幕降临了。
（一）武昌起义第一枪
10日晚7时左右，工程营后队排长陶启胜正奉命在营房内巡查，查到一个宿舍时，发现后队排士兵程正瀛的步枪内有子弹，转过脸又看见副排长金兆龙正在擦枪装弹，就问：“你们想干什么？”金兆龙回答：“防备不测。”陶启胜大怒，拔出手枪对着金兆龙，“岂有此理，我看你是要造反”，说完就要缴金兆龙的枪。金兆龙大声说：“今天的事，是我做的，今天的人，也都是我们的同志，”说完就和陶启胜扭打在一起。程正瀛对准陶的头就是一枪托，陶慌忙逃走，程正瀛举枪就射，打中了陶启胜的腰。武昌起义的第一枪，就这样打响了。
与此同时，该营士兵方兴潜伏在营外向营内投了一枚炸弹。“轰”地一声巨响，营房玻璃都被震碎。革命士兵齐声呐喊，冲出房门。
熊秉坤官职较大，即召集士兵集合。正在这时，营长阮荣发及右队官黄坤荣、司务长张文涛赶到。阮荣发厉声说：“你们都有身家父母，不要轻举妄动做非法的事，免得连累你们父母。”
程定国闻言大怒，举枪就打，击毙黄坤荣、张文涛。阮荣发也被其他战士所杀。其他军官见此情形，那些不愿参加革命的也不敢再出面了，而是或逃或避，军营里只剩下革命士兵和少量下级军官了。
大家发动了起义，却一时想不出下一步该怎么办。熊秉坤大声对众人说：“我们既已发难，就不应守在营内，赶快随我到楚望台集合。”
众人一听，如梦初醒，直奔楚望台。守卫楚望台的工程八营士兵，积极响应起义，打开大门把大家放了进来。熊秉坤召集大家讲话。但因他官职较小，平时在士兵中影响不大，因此士兵三三两两地说小话，纪律极为松散。
正着急间，金兆龙等人把左队队官吴兆麟找来了。吴在士兵中较有威望，马上就被士兵推举为总指挥。大家真诚地说：“队官道德学问都很好，不但本营弟兄敬仰您，即使全军将士也都推重您。我们今天起义，实在是万不得已。清廷昏庸无道，侵我国土，杀我人民。现在瑞澄在湖北，又处处压制汉人，视我们为奴隶。我们久仰您是日知会的干事，一向主张革命，今天正是您立功报国，光复汉家江山的大好时机”。
吴兆麟郑重地说：“你们既有大志，今天的起义，也是我之所愿。但你们刚才吵吵嚷嚷，队形紊乱，要知道这是兵家之大忌。况且夜战应以肃静为主，否则无法指挥也无法作战。既然闹革命，就应严守革命纪律，绝对服从命令，才能取得胜利。你们推举我为总指挥，就要严格听从我的命令，否则另请高明。”
士兵们纷纷说：“队官既然说军人要服从命令，这是军事常理，我们一定能办到，如有不服从命令或临阵脱逃的人，就请您以军法从事。我们都是久在军中之人，都愿意听您的指挥，即使赴汤蹈火，也在所不辞。”吴兆麟遂接受总指挥之职，并马上下达如下命令：
1、敌众我寡，应趁敌不备先发制人并击溃之。应先扑灭宪兵营之旗兵，并以猛烈火力打散三十标之旗人。
2、固守楚望台军械库，不可使之落入敌手。
3、熊秉坤率兵一队，出中和门，促成炮队起义，并将其带进城中，先到楚望台集合。
4、程正瀛带20名士兵将附近所有电线一律割断。
5、本指挥在楚望台军械局南端，各部将战果及新情况随时汇报。命令下达后，大家马上开始了行动，起义之火越烧越旺了。
（二）起义规模迅速扩大。
在工程八营起义的当口，驻武昌武胜门外的第二十一混成协辎重队和工程队也举行了起义，他们将营房烧毁，开始攻击武胜门。
黎元洪当时是二十一协的协统，听到士兵造反的消息，虽然杀了一个起义士兵，但见形势不可逆转，就跑到参谋刘文吉家躲起来了。
起义士兵攻武胜门不克，就辗转绕到通湘门，这时听到了楚望台的枪声，遂在门外喊叫开门。守城门的起义士兵问明情况，就打开城门接他们进城了。
熊秉坤一行人，一来到中和门外的炮兵第八标营房，就向天空放了一排枪。炮队中的革命党代表程国贞问明了情况，高兴异常，就宣布炮八标起义了。
起义士兵将大炮拖出，装上炮弹，并向空中放了一炮示威。炮队的军官无人敢劝止，都急忙逃走了，熊秉坤马荣等人遂掩护炮队进城。
在进城的途中，铁忠曾命三十二标统带孙国安派人追击，但被掩护炮队的马荣带兵击退，于是炮队安抵楚望台。
正在这时，步兵二十九标的排长蔡济民带着一些士兵来到。不久，方兴带着测绘学堂的起义学生也赶到了楚望台。
看到起义队伍迅速壮大，吴兆麟异常高兴，他再次下达作战命令：
1、进攻督署，以占领该署及武昌城为目的。为此令邝杰为第一路队长，率工兵一队经王府口向总督署总进攻。马荣为第二路队长，率工兵一队经水陆街向总督署总进攻。熊秉坤为第三路队长，率工兵一队，经保安门正街向总督署总进攻。
2、程国贞指挥一部分炮兵，在中和门城楼和蛇山两地向督署轰击。
3、方兴、任正亮率测绘学堂学生防守中和门、通湘门。
4、其余部队在楚望台待命。
5、总指挥在楚望台。
革命军各部接令，开始了新一轮行动。
（三）瑞澄、张彪仓惶出逃。
三路革命军展开进攻后，总督署三面被攻。革命军炮队也发炮轰击总督署，时值深夜，炮声极为响亮，瑞澄听到了，心胆俱裂，遂下令教练队死守。统领陈得龙见瑞澄一个劲发抖，就说：“卑职保护大帅”。瑞澄则心惊胆战，“炮弹利害得很，假若落下一颗来，可不得了”。
过了一会，一发炮弹尖叫着落在督署爆炸，瑞澄吓得半死，忙问左右：“往哪里躲？”陈得龙说：“可往城外兵舰上去。”
瑞澄也不敢走大门，就命人将总督署后围墙打穿一个洞，带着的一排卫兵钻洞逃跑了，出了文昌门逃到楚豫舰上。
再说第八镇统制张彪，当时住在文昌门内公馆里。刚听到城外二十一协部分士兵起义的消息，并未惊慌。一会儿又传来城内工程八营起义的消息，他这才惊慌起来，忙用电话通知八镇各营，严加防范。不久又听说炮队也起义了，更加惊惶失措起来。此时，他身边的随从，以及四姨太都说各营都有革命党，哀求张彪暂避，电话此时也打不通了，张彪既不敢去军营，也不敢睡觉，只好把大门紧闭。