刘复基、彭楚藩、杨宏胜被捕后，表现了革命英雄坚贞不屈的高贵品质。他们在敌人的酷刑之下，毫不动摇，直到10月10日清晨湖广总督瑞澂下令杀害他们，仍然坚定不移，高呼革命口号，从容就义。三烈士被害后，瑞澂等一面继续搜捕革命党人，一面严禁新军各标各营互相往来，情况更加紧急。
反动派以为恐怖的屠杀足以遏制革命的爆发，然而事实恰好相反，革命热情高涨的广大新军士兵，怀着满腔愤怒，自发地起来进行武装反抗。当天（10月10日）晚上，驻武昌城内黄土坡的第八镇所属工程第八营，革命党人熊秉坤、金兆龙等打响了第一枪，轰轰烈烈的武昌起义，就这样开始了。
起义发动以后，熊秉坤等率众直奔楚望台军械局。把守军械局的工程营士兵纷纷加入起义队伍，大大加强了起义士兵的战斗力和信心。驻守军械局的工程营左队队官吴兆麟，曾经参加过革命团体日知会，被推为临时总指挥，带领队伍进攻总督衙门。这时各标营新军革命士兵听到枪炮声和工程第八营起义的消息后，也都纷纷起义，声势更加浩大。在猛烈的攻击下，瑞澂破墙而逃，跑到停泊在长江的楚豫兵舰上躲了起来。第八镇统制张彪闻变后也逃往汉口刘家庙。经过一夜战斗，到11日拂晓，武昌就被革命军全部占领了。
起义取得了第一步的巨大胜利后，如何建立一个革命的政权，就成为刻不容缓的大事。然而，起义的士兵在当时还不能认识到由自己掌握政权的重大意义。在他们看来，新的革命政权的领导者，应该是社会上有声望的人物。当时，孙中山还在国外，起义前原推定的总司令蒋翊武因机关破坏逃亡在外，孙武又因制造炸弹受伤，还在医院治疗，各标营代表资历较浅，而且各不相下。怎么办呢？一时都拿不出主意。这时立宪党人就乘虚而入，他们推荐了曾经杀害起义士兵的新军协统（相当于旅长）黎元洪，认为他是最合适的人选。当天午后就在立宪派首领汤化龙的主持下，开会决定成立湖北军政府，以黎元洪为都督，汤化龙为民政总长。这样，起义后第一个建立起来的革命政权，就被封建官僚和立宪派分子窃据了重要的职位。