宣统三年（1911年）春天，同盟会同志布置了一次最大最完备的起义，目标是广东。先半年孙中山先生在马来亚槟榔屿召集黄兴、赵声、胡汉民三人前往妥善研商，规划一切，决定在香港设统筹部，由黄兴为部长，下设调度处由姚雨平为处长，负责运动新旧军界。储备课由胡毅生为课长，负责购买和运送械弹。交通课由赵声为课长，以交通江、浙、皖、鄂、湘、桂、闽、滇等处。秘书课由胡汉民为课长，掌理一切文件。编辑课由陈炯明为课长，草订一切规制。总务课由洪承点为课长，打理一切杂务。
攻占广州的计划，在策反方面，仍以新军为主，但兼及巡防营和警察。新军有枪无弹，因此起义时必须先有敢死义士数百人发难于城内，破坏其重要行政机关，夺占军械库，开城门迎起义新军入城。最初拟组成敢死队500人，后以进攻地区太多，恐力量不足，改为800人。在行动方面是：（一）占领总督衙门，攻杀张鸣岐由黄兴负责。（二）进击水师衙门，攻杀李准由赵声负责。（三）攻占督练公署由陈炯明负责。（四）攻破警署、广中协署，兼守大南门，由胡毅生负责。（五）占领飞来庙，破北门迎巡防营及新军入城，由姚雨平负责。以上五个部分各率敢死义士百余人，另由李文甫率50人攻石马槽，罗则军率50人破坏电信局。此外还有放火委员入旗界租屋九处同时放火，以扰乱清军军心。
敢死义士800人需准备600余支枪械，加上其他支付款项，需12万余港币，外预存准备金3万港币，全部费用约15万港币。经孙中山先生和各同志海上奔走，请爱国华侨捐助，大致相差不多，所以这次起义又比起以前各次，在经费上是有预算和准备的。
广州起义原定日期是三月十五日，后来改期三月廿九日，改期的原因是：一为美洲和荷属东印度捐款多数未到；二温生才事件发生，广州戒严；三是在日本购买的枪械大多数未到。
辛亥年三月廿九日，是一个伟大而动人的革命日子。这天下午五时卅分，革命军举义广州，志士以白巾缠臂，吹螺角为号，足着黑面树胶鞋。黄兴所部是四川人和福建花县华侨，手执枪械和炸弹，司号者为林时爽、何克夫、刘梅卿等，由小东营进攻两广总督署，途遇警察皆枪杀之，疾行入督署，见卫队即曰：“我们都是中国人，要为中国人吐气，赞成的请举手。”卫队不应，革命军举枪轰击，号角大鸣，杀督署卫队管带金振邦。攻入督署，直冲二门，二门有兵八九，闻声走避，在两庑至大堂互相枪战，且战且进，卫队悉弃枪出降。黄兴、林时爽、朱执信等分头搜索，署内已杳无一人。总督张鸣岐的家眷先数天已迁居，张一人留驻督署，闻变由后园越入和督署相连之当铺，然后转往水师行台。黄兴等攻占督署后即举火，然后退出东辕门，在路上恰逢水师提督李准率领大队亲兵，林时爽上前喊话，欲招降其亲兵，不意对方突然攻击，林中枪身亡。黄兴右手中枪，断两指头，于是黄兴把他的部下分为三路，黄率10人出大南门，欲与巡防营接应，徐维扬以花县党人40人出小北门欲与新军接应，其他川闽及南洋同志则往攻督练公所。黄兴等在双门底遇巡防营，这支巡防营部队正是前来响应起义的，因拟偷入城内直入水师行台擒李准，所以不挂革命军的白巾，怎知迎面遇见黄兴。黄等事前不知对方计划，见巡防营部队未着相应的臂号，乃下令攻击，巡防营死七八人，一哄而散。党人自相攻击，转胜为败。黄兴鏖战中回顾不见一人，乃潜入一小店，换衣而出。其他各路亦未能照计划完成。喻云纪等攻督练公所，失手遇害。李文甫为清兵所捕，从容谈笑而死。朱执信平日文弱书生，攻督署的时奋勇争先，其后亦潜入门生家易服出险。熊克武、严骥皆负伤而出。举义失败，革命志士纷纷潜入老百姓家中，李准大肆搜索，兼及港澳轮船和广九铁路。
林觉民烈士被执，张鸣岐、李准亲讯，林烈士侃侃谈论世界大势，中国前途，举坐动容。张、李且命解去镣扣，延坐堂上，给以纸笔，林挥笔洋洋数千言，每书一纸，张、李即取阅。林写未竟，稍为停顿，状似呕吐，李准亲持唾盂近前，并奉以烟茶。供毕，又在法堂上演说，说到时局沉痛处，捶胸顿足，劝清吏洗心革面，献身为国，革除暴政，始能使国家富强。林烈士被系数日，弃市之时，俯仰自若，从容就义。
林烈士觉民字意洞，号抖飞，福州市人，14岁入福建高等学堂，后赴日本庆应大学学哲学，和革命党人林文、林尹民情同兄弟，被称为“革命三林”。
辛亥年三月廿九日广州起义失败后，革命党人弃尸街头，没有人敢去收殓，前后五天，清吏才通知广仁、爱育、方便、广济四个善堂清扫遗骸，将其移置咨议局前旷地，分十余堆，折臂断脑，血肉模糊。清南海番禺两县知事拟将各烈士葬于狗头山，后又拟葬于东门外臭冈。臭冈是安置执行死刑的尸体，聚集于一个巨穴中，掩以浮土，暴骨扬秽，路人均掩鼻而过，故名臭冈。善堂董事徐树棠力持反对，他的理由是：“善堂收葬各骸，不能与死刑犯人同葬一所。”争议未决，有位潘达微挺身而出，奔走呼吁，终于在红花冈埋葬，冈上圹分四积直列，烈士们自死至葬，陈尸多日，继以夜雨，尸体霉涨，有小虫蠕蠕自发孔出。潘达微葬毕烈士，乃改红花冈为黄花冈。所埋尸体共72具，故后人便以黄花冈七十二烈士相称，但七十二位烈士的姓名直到民国11年（1922年）春才完全查出，乃在黄花冈上勒石记名，下面是七十二位烈士的姓名籍贯：
方声洞福建人，林盛初广西人，徐佩旈广东人，韦树模广西人，徐礼明广东人，徐日培广东人，李柄辉广东人，李晚广东人，郭继枚广东人，徐广滔广东人，游寿广东人，徐临端广东人，李文楷广东人，周华广东人，陈春广东人，徐茂燎广东人，徐松根广东人，徐满凌广东人，庞雄广东人，冯超骧福建人，韦荣初广西人，江继复广东人，徐昭良广东人，徐培添广东人，陈更新福建人，秦炳四川人，徐应安广东人，劳培广东人，徐褶成广东人，杜凤书广东人，陈与焱福建人，余东雄广东人，徐保生广东人，徐廉辉广东人，陈文褒广东人，韦统钤广西人，李文甫广东人，韦统淮广西人，徐容九广东人，徐进炤广东人，程良安徽人，林觉民福建人，宋玉琳安徽人，马侣广东人，陈潮广东人，陈清畴福建人，罗乃琳福建人，李德山广西人，喻培伦四川人，罗仲霍广东人，卓秋元福建人，胡应升福建人，罗坤广东人，饶国梁四川人，林尹民福建人，黄鹤鸣广东人，黄忠炳福建人，王灿登福建人，林西惠福建人，饶辅廷广东人，李雁南广东人，陈可钧福建人，石德宽安徽人，陈发炎福建人，周增广东人，林文福建人，刘六符福建人，刘元栋福建人，林修明广东人，魏金龙福建人，张学铨广东人，林时爽福建人。
黄花冈之役以后，又爆发了保路运动。中国有铁路始于距今100年以前，就是同治五年（1866年），英商所修筑的吴淞上海之间的轻便铁路。这条铁路修筑了10年，于光绪二年（1876年）通车，不幸刚通车就压死了一名清军士兵，引起沿路人民的严重愤怒。光绪三年（1877年）由政府备价28．5万两赎回该路，把路轨和车厢都抛在打狗港中。至于中国人自己的铁路，则是于光绪七年（1881年）招商局所修筑的，专为运煤用的唐山到胥各庄的唐胥铁路。如果说中国正式有铁路，应该从光绪七年（1881年）算起，比起世界上通车最早的铁路，落后了50年。在修路过程中，曾受守旧派的阻挠反对，使修筑一再停工。光绪十四年（1888年）这条路展延到天津，遂改称唐津铁路。
清政府把筑路当做一件祸事，一般老百姓也反对这个“稀奇的怪物”。由于海禁大开，列强都争着要求在中国修筑铁路，帝俄首先抢到了修筑南北满铁路特权；随后比利时得到芦汉铁路（就是京汉铁路的前身）；美国得到粤汉铁路；德国得到胶济铁路；法国得到滇越铁路；帝俄得到正太路；英国得到沪宁路和道清路；比利时得到陇海路的修路权，修路权包括借款、施工、路政的管理。
光绪二十二年（1896年）清政府设立了南北铁路总公司，派盛宣怀为首任铁路督办大臣。盛宣怀被称为“中国铁路大王”，没有他就没有中国的铁路。他敢做别人所不敢做的事，敢于大胆地向外国举债来修筑铁路，但因为欠了外债，使他兴筑铁路的功劳和他被人责骂居于同等地位。因为列强各国争夺路线，闹出很多麻烦，于是首先由湖北、湖南、广东三省倡出筹款购路的热潮，这股热潮立刻蔓延全国，光绪卅年（1904年）全国成立民办铁路公司的，竟达到13省之多。
列强各国争夺铁路权和划分势力固然不是办法，而民办铁路由于民智不开和社会经济基础薄弱，因此也进行得不顺利，这种情形下产生了四国银行团，由美、英、德、法四国组成。四国银行团用投资和贷款方式修筑粤汉铁路，改革中国币制和振兴东三省实业。清廷因为有了国际银团的支持，于宣统三年（1911年）宣布了“铁路国有政策”，凡以前经政府批准由人民自行筹款修筑铁路的定案，一律取消。铁路国有政策并不错，可是因为一个传闻，说四国银团的借款是有回扣给清廷的，于是激发了人民一股反抗的怒潮，这个怒潮开始时和革命并没有关连，可是演变下去却和革命洪流汇合起来了。
保路运动在四川、湖南、湖北、广东四省蔓延，他们提出：“诛盛宣怀以谢天下”和“路存与存，路亡与亡”的口号。四省均分别成立“保路同志会”。四省中最激烈的是四川，宣统三年（1911年）五月廿一日四川保路同志会成立。七月初一日，成都各界人民宣布罢课、罢工、罢市、抗捐。市面恐慌，人心惶惑。十五日川督赵尔丰设计诱捕了保路代表蒲殿俊、罗纶、邓孝可、颜楷、张澜、胡嵘、江三乘、叶秉诚、王铭新、阎一士，蒙功甫等，成都将军玉昆不主张对保路代表加以杀害。这时阴雨绵绵，民众闻代表被捕，遂聚集总督衙门请愿，要求释放被捕代表。清军统领田征葵助桀为虐，支持赵尔丰采取高压政策，请愿民众在督院内被击毙六人，民众仍不散去，直至获悉被捕代表并未处决，延至天明才逐渐散去。
因为请愿民众被屠杀，使保路运动由和平请愿转变为武装起义。原来的保路运动，可以说是君主立宪派所指导和策划的，其组成分子以咨议局、民办铁路公司和地方士绅为主，可是赵尔丰采取了高压政策，用枪弹去对付手无寸铁的民众，不理睬他们的愿望，进行了疯狂的屠杀，这样一来，保路运动很快便脱离了和平请愿而转向武装起义。四川各县民众都纷纷集合进攻省城，战斗不断在进行中，最后终于达成了四川省自治。
在这次事件中，充分暴露了清廷垂亡政治的弱点，在最上层中，摄政王载沣和总理大臣奕劻交哄不已。四国银行成立债权团，奕劻因为回扣分赃不匀，以及四川总督赵尔巽调东三省总督及江西巡抚出缺都不得预闻，因之请假不往视事。下台的直隶总督端方，久蛰思动。端方本是光绪末年的红官，曾任湖广总督、两江总督和直隶总督，当他在湖广总督任内时，正值直隶总督袁世凯借丁忧假期来游汉口，两人结成了儿女亲家。光绪驾崩时，端方任直督，却于光绪移灵时在隆裕太后行宫摄影，犯了大不敬罪被革职。这时行贿数十万获派川粤汉铁路督办。两湖总督瑞澂恐端方欲挤其缺，乃托肃亲王善耆疏通隆裕太后，并党同端方奏参赵尔丰，俾端方有机会谋取四川总督。成都滥杀请愿民众后，端方和岑春煊先后奉命前往查办，端方乃由湖北抽调新军一协进驻资州（今资中）。他与赵尔丰积不相容，赵尔丰因内外煎迫，于是自狱中陆续释出被逮诸代表，并洽商四川省自治条款。双方妥协，签订优待赵尔丰条约，赵出告示将民政交咨议局议长蒲伯英，军事交四川新军第一镇统制朱庆澜，先定辛亥年十月初一宣布自治，继改为第二复改为初七日。赵如约交出印信后，又生悔心，十月十八日成都发生变乱，赵复任总督，结果被杀。端方亦在武昌起义成功后为他所统率的新军所杀，首级送武昌。