当天夜里，蒋翊武、刘复基、彭楚藩等在武昌小朝街总指挥的楼上，兴奋而焦急地等待着南湖的炮声。时针已经指向11点半了，彭楚藩高兴地持着钟说：“翊武！你快将你攻守的地图，调查的册子，早些看熟，以便临时指挥。”话音刚落，突然几个巡警破门而入，随即将蒋、刘、彭等人包围。蒋翊武穿一件破长衫，土头土脑，巡警失去警惕，在杂乱中逃走。这时南湖的炮声仍未传来，原来送命令的邓玉麟在沿途受到军警的检查，千方百计到达湖南炮队时，已经12点了。营门已关，邓越墙而入，人多已入睡，信炮无法发出，9日晚发动起义的计划流产了。
湖广总督瑞在抓到刘复基、彭楚藩之后，得意忘形，当晚就开庭审讯刘、彭和另一个因送炸弹被捕的革命党人杨洪胜。刘、彭、杨3人大义凛然，威武不屈，在法庭上大骂清政府的倒行逆施，揭露瑞一伙的丑恶嘴脸，把审判官的种种非难驳得哑口无言，他们在法庭上高呼：“民国万岁！”“孙中山和未死同志万岁！”表现了革命党人坚贞不屈、视死如归的英雄气概。10月10日晨，瑞下令将刘、彭、杨杀害。
工程第八营是湖北新军最先成立的部队，装备较优，从工程营出身的党人和著名军人特别多，工程营中革命的准备和发动工作做得也比较充分。
在9月9日晚准备起义的计划失败以后，革命党人在工程第八营的总代表熊秉坤，秘密约集同志，决议10月10日下午3时晚操之际发动起义。但午后营中长官宣布晚操停止。这样，3时行动的计划也无法实现。熊秉坤等又约在晚间头道点名之后，二道点名之前7点钟准时发难。
10月10日晚，准备发难的紧张气氛笼罩全营。到晚间头道点名过后，后队二排排长陶启胜去该排二棚巡查，看到该棚党人金兆正在擦枪，便厉声问道：“你晚上武装齐备，手擦步枪为何？”金兆龙回答：“防备。”陶启胜大怒：“汝辈造反耶？”就上前扭住了金兆龙。金兆龙情急高呼：“此时不动手，待等何时？”其他士兵立刻上前动手。金兆龙马上用枪托猛击陶头部，陶拼命往外逃跑。此时熊秉坤正好闻声前来，见陶抱头逃出，立刻抽出手枪，将陶启胜击毙。这时全营一片混乱，人声鼎沸，声震天地。代理工程八营管带阮荣发和右队队官黄坤荣等也闻声赶来，一面高呼，一面鸣枪，喊道：“汝辈均有家小性命，均有父母住在此地，此等事作不得，要家灭九族咧！赶快觉悟，快回本标，决不究其已往，不要胡闹乱为，汝等均受革命党人骗。革命党人昨日已跑走老远，教你等今日送死也是无益的。”同棚士兵正瀛和徐少斌等立刻向阮、黄开枪，阮、黄相继被击毙。其他官长见状不好，纷纷逃散。熊秉坤鸣笛集合，率队40多人出营。
就在这个紧急时刻，工程八营左队党人代表罗炳顺、马荣等派人送来一个振奋人心的消息：楚望台军械库已经得手。这样，整个局面就急转直下了。
楚望台为鄂省总军械库。自张之洞以来，凡购自外国之军械及汉阳兵工厂出品皆藏于此。
楚望台离工程营地只有1000多米。熊秉坤等在营内发事后，枪声和人声立刻传到军械库。当天守库的左队士兵中的党人代表罗炳顺、马荣正准备响应，监视官李克果召集守卫士兵集合训话。要求：“如果不法匪人来此，汝等责任重大，须要抵抗。”罗等说：“我等未见一粒子弹，何能抵抗？”李于是令军械所主任纪荣转饬管库工将库门打开，搬出子弹两箱，分发给各自兵士。兵士们得到子弹后，立刻向空中放了一排枪。李克果等看到这种情况，就同工程营左队官佐越墙而逃。楚望台军械库就这样毫不费力地垂手而得。
熊秉坤率领工程八营40多人来到楚望台，罗炳顺、马荣等出而欢迎。不久，固定原又率一队到达。熊秉坤集合队伍讲话后，在8时20分以总代表兼大队长的名义发布命令。命令中说：“本军应冠以‘革命军’三字，称湖北革命军。其兵种队号暂袭用旧制。”“本军今夜作战，应以破坏湖北行政机关，完成武昌独立为原则。”“本军作战以清督署为最大目标。”命令并规定了各排的任务。当夜口号为“同心协力”。
这时城内其他地方的新军也纷纷起来响应，陆续到楚望台，接受临时总指挥的指挥。起义军还夺取中和门，迎接炮八标入城。炮八标的发动，对武昌起义的成功具有关键性的意义。这是因为：第一，炮兵素称“军中之胆”。炮八标拥有山炮多门，火力猛烈，声威震人。第二，炮八标当时全标留驻武昌，共有士兵800人，人数在当时各部中居首，成为起义各部中力量最强大的一支。炮八标的参加，可以说立时改变了武昌城内敌我双方力量的对比。
起义军进攻的主要目标是湖广总督衙门。“因为参加革命的同志都知道，若攻不克督署都要杀头的，所以革命党人那时候只想要胜利。”他们只有一个念头：一定要胜利，一定要在天明前把总督衙门打下来。
武昌城围3430丈，东西五里，南北六里，自黄鹤楼至蛇山东端，横亘长约四里。其北为山后，南为山前，山前较广，东南为城内各标营驻地，西南即清督署所在地。总督衙门两面靠近城墙，一面同第八镇司令部隔街相邻，周围全是一丈多高的城墙。正面的巷道狭窄，进攻的兵力难以展开。起义军的兵力约3000人，与督署守军相比，力量“似乎平等”。所以要把它攻下来，实在是一件不容易的事情。
炮八标进城前，起义军已以工程八营为主力，分两路向总督衙门进攻，但因火力不足，无法接近。炮八标入城后，临时总指挥吴兆麟当即命令炮队分别据楚望台阵地、蛇山阵地和保安门城上，向督署和第八镇司令部猛烈炮击。步兵前后三路：右路由蔡济民等率领，中路则由马荣等率领，左路由熊秉坤等率领，在炮兵的火力支援下，向督署搜索前进。
攻势发动后，最初的进展不太顺利，处于僵持状态。清军以机枪扼守阵地，轮番扫射，进攻士兵纷纷受伤倒地。“所幸夜黑如漆，机关枪之力未能尽展。”工程兵两个营士兵乘黑伏在地面上蛇行前进。等他们爬到机关枪下面后，突然狂呼跃起，夺得机关枪向清军扫射。
那天晚上正下着大雨，星光全无，不但清方的机关枪难以发挥威力，而革命军方面的大炮也难以瞄准目标轰击。蔡济民等在王府口商乾记衣庄，用煤油把衣庄所剩的衣物燃着，顿时火焰上升，督署的目标看得清清楚楚，大炮可瞄准目标进行轰击。顿时，督署大堂、监押房等处及第八镇司令部马房，悉被大炮轰中，第八镇司令部遂被占领。瑞见大势已去，便叫人在墙根打开一个洞口，带着铁忠和家小仓皇爬出，躲上停泊在长江江面上的楚豫号军舰。张彪仍率辎重八营和消防队，凭借望山门城楼负隅顽抗。熊秉坤领敢死队猛扑。这时，督署已成一片火海，清军士气已落，无意恋战。张彪只得率辎重营渡江退守。
经过一夜激战，起义军终于占领武昌城。第二天，“武昌已别成世界，满城士兵皆袖缠白巾，威风抖擞。”起义军完全控制住武昌的局势。
大局既定，需要有一个人出来维持局面，于是革命志士马荣、杨启发奉命去寻找21混成协统黎元洪。