從1895年至1910年，孫中山相繼在廣州上司發動了九次起義，但最後都以失敗而告終。1910年10月13日，在馬來亞的槟榔嶼，孫中山、黃興、胡漢民、趙聲、鄧澤如等人秘密聚會，準備發動第十次廣州起義。
孫中山豪壯地表示：“一敗何足餒。革命之風潮已盛，華僑之思想已開，從今而後隻慮吾人之無計劃、無勇氣耳！乘此良機，重謀大舉。财用一層，吾當力任設法。”
會議決定從同盟會會員中召集500人組織敢死隊，并策動清朝軍隊中同情革命的部隊響應。其後擴大到800人，分為10路，每路50至100人不等。這800人敢死隊，作為先鋒，以沖鋒陷陣。從廣東、福建、廣西、江蘇、浙江、湖南、四川、雲南各省及南洋各地召集的先鋒隊員，到香港集中，這些隊員大半都是同盟會的中堅分子。林覺民、喻培倫、方聲洞等都自告奮勇地充當先鋒隊。起義前夕，800名先鋒隊員陸續集結到廣州，不少人懷着必死的決心，寫下遺書。
林覺民在給他懷孕的妻子的絕筆書中寫道：“吾至愛汝，即此愛汝一念，使吾勇于就死也。吾自遇汝以來，常願天下有情人都成眷屬。然遍地腥雲，滿街狼犬，稱心快意，幾家能夠！司馬青衫，吾不能學太上之忘情也。語雲：‘仁者老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼。’吾充吾愛汝之心，助天下人愛其所愛，是以敢先汝而死，不顧汝也。汝體吾此心于啼泣之餘，亦以天下人為念，當亦樂犧牲吾身與汝身之福利，為天下人謀永福也。汝其勿悲！”
方聲洞給父親的絕筆書：“此為兒最後親筆之禀。此禀果到家，則兒已不在人世者久矣。但望大人以國事為重，勿傷兒之死，則幸甚矣。夫男兒在世，不能建功立業，以強祖國，使同胞享幸福，雖奮鬥而死，亦大樂也；且為祖國而死，亦義所應爾也。兒刻已廿有六矣，對于家庭，本有應盡之責任，隻以國家不能保，則身家亦不能保，即為身家計，亦不能不死中救生也。兒今日極力驅滿，盡國家之責任者，亦即是以保衛身家也。他日革命成功，我家之人，皆為中華新國民，而子孫萬世，亦可以長保無虞，則兒雖死，亦瞑目于地下矣！”
在起義之前，必須籌集一筆巨款，購買槍枝彈藥。決定以振興中國教育的名義，計劃在海外僑胞中籌款港币13萬元。
趙聲被派往香港，作起義準備工作；黃興、胡漢民、鄧澤如分赴南洋各埠募款，還派人到海外購買武器。
英屬馬來亞當局得知孫中山在槟榔嶼活動，以“妨礙地方治安”為名，把他驅逐出境。他再度去美國和加拿大籌款。
在加拿大、馬來亞、荷屬東印度、越南、緬甸、美國等國籌款已達19萬港币，超過了原定計劃。
1911年1月18日，黃興、趙聲等人在香港跑馬地35号建立了起義總機關“統籌部”。黃興被舉為部長，趙聲為副部長；胡漢民為秘書課課長，陳炯明為排程課課長。因胡漢民尚未到達香港，陳炯明代行秘書課課長，宋教仁為編制課課長。
廣州起義的日期預定于4月13日。但是，4月8日，從馬來亞歸來的溫生才擅自行動，暗殺了廣州副都統孚琦。溫生才被捕就義。
暗殺事件後，廣州政府嚴密戒備。加之從日本運來的一船武器和從美國、荷屬東印度彙來的款項誤期，黃興決定起義時間推遲到4月27日，原定十路進攻計劃隻得改為四路。
4月27日一早，乘早船到達廣州的趙聲部隊，因城門緊閉而不能進城；隻有福建和海防的先鋒到廣州候命。黃興将象牙印章及黑鋼時表分送給各先鋒，以作守信及準時之用。
27日下午4點，離預定的起義時間還有一小時，黃興集衆演說，這時李文甫、羅仲霍、朱執信、譚人鳳等人也悉數到來，譚人鳳将香港情況告訴黃興，請求延緩一日，黃興隻說了一句：“老先生，勿亂我軍心！”此時，箭在弦上，不得不發。
出發前10分鐘，陳炯明派人來，見黃興等人已經整裝待發，一言未發轉身離去。按預定計劃，黃興攻督署，陳炯明攻巡警教練所。但後來的事實是，陳炯明害怕事情棘手而不敢行動。這樣起義軍隻剩了三路。
4月27日下午5點半，黃興身穿雪青色紡綢短衣，雙腿紮布，雙手持槍，威風凜凜，神采奕奕。他看看手表，指針正指在5時30分，便立即發出指令：“各位同志記住：膽要大，心要細。時間已到，向督署進攻！”
司号員拿着用海螺做的号，吹響了進軍号。一時嗚嗚聲動，風起雲湧，直撲向前。
督署東西轅門駐有一連衛兵，正在吃晚飯，起義軍沖來，大喊道：“我們為中國人吐氣，你們也是中國人，如果贊成舉義，舉起手來！”
清軍衛兵面面相觑，有的企圖拔槍反抗。起義軍槍彈齊發，當即擊斃衛隊管帶，沖入二門，與清軍衛隊對射，所向皆摧。
黃興雙槍連連射擊，彈無虛發，迫使衛兵棄槍請降。
朱執信卻将平日文弱的姿态抛到九霄雲外，勇敢地沖鋒陷陣，顯示出十分機智勇猛。
黃興、朱執信、林時塽、李文甫、嚴骥沖入私寓，分頭搜尋張鳴岐。
喻培倫、熊克武等從督署後門進攻。三天三夜因趕制炸彈未合眼的喻培倫，身負一籮炸彈，雙目炯炯有神，抛出兩顆十磅炸彈，“轟隆隆！”督署後牆炸開兩個大洞。起義軍戰士沖進去，喻培倫高喊：“活捉張鳴岐！”
張鳴岐正在督署同司、道官員議事，聽到警報，連忙穿過後壁，轉入水師行台。
黃興見張鳴岐等官員已逃跑，下令縱火，焚燒督署。
起義軍出了總督署，行抵東轅門，同清朝水師提督李準部隊遭遇，林時廪向前勸降：“我等皆漢人，當同心協力恢複漢土。”不料突然中彈而死。
劉元棟、林尹民等5人相繼中彈身亡。
雙方展開了激烈的巷戰。黃興舉槍射擊，連連擊斃數人，他右手中彈受傷，斷中、食二指。一臂已廢的喻培倫，胸前挂着滿滿的一筐炸彈，奮勇向清軍投去，敵人見之，無不喪膽。
起義軍兵分三路，分途進攻。戰火迅即蔓延全城。黃興帶領10人，打算出南大門，在途中與巡防營相遇，接火後，因寡不敵衆，敗北。黃興避入一家已歇業的綢布店，更換衣服而出，奔向珠江南岸郊區的一個秘密機關。那裡的女同盟會員徐宗漢給他包裹傷處，安全地把他護送去香港。以後，黃、徐結為夫妻。
朱執信随黃興轉戰到雙門底，從犧牲的同志手中拾起一枝槍，繼續戰鬥。他手、胸負傷，鮮血淋漓，竟不理會，直到子彈打光，隊伍散了，他才避入方言學堂學生林雲陔家中，等到大南門、大平門開放，經過一番喬裝打扮，搭船前往香港。
方聲洞等一隊起義軍馳攻督練公所，方中途飲彈犧牲。
陳炯明等人在黃興發動起義時，卻逃出城去，接着又逃回香港。
起義軍經過激烈戰鬥，終因實力懸殊而失敗。戰鬥中英勇犧牲的有林時塽、方聲洞、羅進等57人，被捕後慷慨就義的有喻培倫、林覺民等29人，共計86人。
胡漢民、趙聲率領300先鋒隊員趕到廣州，起義已經失敗，遂大哭而歸。趙聲不久便憂郁謝世。
事後，收殓在戰鬥中犧牲和慷慨就義的72具屍體，由革命黨人潘達微營葬在廣州城外東北郊白雲山麓的紅花崗（後改名為黃花崗），這就是中國近代史上著名的“黃花崗72烈士”。
此乃孫中山的第十次起義，即後人所稱的辛亥（1911年）廣州起義或“黃花崗之役”，起義以失敗而告終。
1911年4月28日晚6點，孫中山與緻公堂大佬朱卓文由溫哥華抵達芝加哥車站。西方報紙紛紛登載這次起義的消息，孫中山立刻發電給香港的胡漢民：“聞事敗，同志如何？善後如何？”
當時，孫中山每天都應邀到各處演說，忙碌不堪。香港方面卻一直沒有複電，一周之間孫中山連發三封電報給胡漢民，但均無消息，孫中山一直心情沉重。一次原定3個小時的演講，但一直情緒非常不安的孫中山隻演講了一個小時便難以為繼，以至于早就耳聞“孫先生演講口若懸河”的一些聽衆，都懷疑是假冒者來代替他演講。
直到5月3号晚上，孫中山終于收到了胡漢民的回電，得知黃興等人安然無恙的消息，孫中山才心情舒展。
黃花崗之役，革命黨受創之重，也是自革命以來最嚴重的一次。革命黨人的精英——先鋒隊員們大部分壯烈犧牲，還有一些人在被捕後遇害。孫中山用飽含激情的口吻，贊揚了民國建立前最後一刻付出生命的烈士們：
是役也，碧血橫飛，浩氣四塞，草木為之含悲，風雲因而變色。全國久蟄之人心，乃大興奮。怨憤所積，如怒濤排壑，不可遏抑，不半載而武昌之大革命以成。則斯役之價值，直可驚天地、泣鬼神，與武昌革命之役并壽。
