军官，迅速占领了军械库，与赶来的熊秉坤等会合。接着许多邻近兵营的革命党人也率部奔赴楚望台，楚望台顿时成为起义部队的大本营。
为了加强指挥，起义军公推工程八营队官（连长）昊兆麟为临时总指挥，熊秉坤为副总指挥。命令金兆龙带一队士兵打开中和门（今起义门）迎接南湖炮队，熊秉坤等兵分3路进攻湖广总署。
进攻湖广总署的3路起义军，战斗十分艰苦，进展缓慢，曾一度受挫。10月10日夜晚，雨雾茫茫，一片漆黑，炮弹的命中率低，而总署衙门墙高厚垒，当时又有最先进的机关枪组成的强大火力网，同时总督瑞澂和第八填统制（师长）张彪把5000清军布防在通向湖广总署的各条要道，使3路起义军沿途受阻。为了改变被动局面，吴兆麟、熊秉坤一面组织各路义军发起猛攻，一面决定火攻助威。在进攻总署衙门时，不少附近的居民自愿参加了这场具有历史意义的战斗。他们熟悉地形，又乐于献出自己的住房，同义军一起纵火，火光冲天，照得总署衙门一片通明，连门前的旗杆都清晰可见，为炮队指明了炮击目标。
大炮的怒吼，击中了总署签押房，使负隅顽抗的清军胆战心寒。瑞澂闻风后十分恐慌，命令手下将督署后的围墙打穿，带领卫兵由吴家巷潜逃，出文昌门，仓皇登上“楚豫”舰。
熊秉坤率领的第三路义军在总署衙门正面遭到清军困兽般的顽抗，战斗十分激烈。为了尽早消灭敌人，熊秉坤挑选了40名精悍的士兵组成敢死队，他们冒着枪林弹雨奋勇杀敌。革命勇士王世龙手提煤油、木柴冒死跃上钟鼓楼放火，不幸壮烈牺牲，然而钟鼓楼火势大作。在大炮的掩护下，起义军冲进总署东辕门（今武昌造船厂东大门）。守在总署大门前的清军，凭借武器的优势，用机枪向起义军疯狂扫射，作最后的挣扎。
这时，工程营士兵纪鸿钧手提一桶煤油，冒着密集的弹雨，跃上总署耳房破桶纵火成功，自己却在战斗中英勇献身，熊熊的烈焰蔓延到总署大堂。起义军乘势猛攻，歼敌无数。
辛亥“首义”经过一夜的鏖战，革命军终于攻克了清政府在湖广的最高统治机关——湖广总署，占领了武昌城。11日清晨，革命军旗帜高高飘扬在白云黄鹤的上空，一群群起义官兵兴高采烈地相互祝贺，相互拥抱。起义成功了！到了10月11日下午，武昌完全光复，大小官吏都逃走了，12日汉口光复，13日汉阳也光复。各军和学生们组队在街头宣传革命宗旨。革命军得到了大约4000万元的清军库存，经济充裕，局势趋于稳定。
武昌首义后不到两个月，全国24省中，便有14省举起了义旗，宣告独立，使得清王朝迅速陷入土崩瓦解的境地。这一年是中国阴历辛亥年，这次波澜壮阔的革命运动，由是称之为“辛亥革命”。