4月23日，黄兴由香港潜入广州，在两广总督衙门附近的小东营五号设立起义指挥部。当时，广州革命党人已决定于26日（三月二十八日）举义。因日本、安南方面的枪械稍迟方能运到，而准备响应起义的新军第二标又有5月3日（四月初五）即将退伍的消息，这就使起义陷于既不能速发，又不能拖延的困难境地。黄兴等人临时决定起义延缓一日，定在4月27日（三月二十九日），将原定十路进军计划改为四路：黄兴率一路攻总督衙门；姚雨平率军攻小北门，占飞来庙，迎接新军和防营入城；陈炯明带队攻巡警教练所；胡毅生带队守南大门。但胡毅生、陈炯明等认为清军已有防犯，提议改期。姚雨平反对改期，但要求发枪500枝以上。黄兴在喻培伦、林文（时爽）等人激励下，决定无论如何也要按期发难。
　　1911年4月27日下午5时30分，黄兴带领“选锋”120余人，臂缠白巾，手执枪械炸弹，吹响海螺，直扑督署。督署卫兵进行顽抗，革命军枪弹齐发，击毙卫队管带，冲入督署。两广总督张鸣岐逃往水师提督衙门。黄兴等找不到张鸣歧，便放火焚烧督署衙门，然后冲杀出来，正碰上水师提督李准的亲兵大队。林文听说李部内有同志，便上前高呼：“我等皆汉人，当同心戮力，共除异族，恢复汉疆，不用打！不用打！”话未讲完，被敌人一枪击中，当场牺牲。刘元栋、林尹发等5人也相继中弹。黄兴被打断右手中食二指第一节，便以断指继续射击。随后，黄兴将所部分为三路：川、闽及南洋党人往攻督练公所；徐维扬率花县党人40人攻小北门；黄兴自率方声洞、朱执信等出南大门，接应防营。
　　攻督练公所的一路途遇防勇，绕路攻龙王庙。喻培伦胸前挂着满满一筐炸弹，左手执号筒，右手拿手枪，奋勇当先，投掷炸弹。战至半夜，终因众寡不敌，全身多处受伤，率众退至高阳里盟源米店，以米袋作垒，向敌射击。后因敌放火，他们才被迫突围，喻培伦被俘遇害。
　　往小北门的一路也很快遭遇清军。经过一夜作战，打死打伤敌人多名。最后，张鸣岐放火烧街，徐维扬率部突围，被敌逮捕。
　　黄兴所率一部行至双门底后，与温带雄所率计划进攻水师行合的巡防营相遇。温部为入城方便，没有缠带白巾，方声洞见无记号，便开枪射击，温带雄应声倒下。对方立即发枪还击，方声洞牺牲。战至最后，只剩黄兴一人，才避入一家小店改装出城。4月30日回到香港。
　　起义前夕，曾通知惠州等地会党于4月28日响应。届时，顺德会党数百人竖旗响应，夺占乐同团练分局。4月30日，在李准进逼下，会党解散。
　　这次起义，除黄兴一部及顺德会党按期发难外，其余各路均未行动。新军子弹被收，没有作战能力；胡毅生、陈炯明事先逃出了广州城；姚雨平因胡毅生刁难，未能及时领到枪械，起义爆发后藏匿不出。这样，起义成为黄兴一路的孤军作战。
　　起义失败后，广州革命志士潘达微收殓牺牲的革命党人遗骸72具，葬于广州郊外的红花岗，并将红花岗改为黄花岗，史称“黄花岗72烈士”。这次起义因而也称为黄花岗起义。
　　但是，无论如何，资产阶级革命党人用生命和鲜血献身革命的伟大精神却震动了全国，也震动了世界，从而促进了全国革命高潮的更快到来。