孫中山利用這一有利形勢，派黃興、胡毅生、王和順聯絡抗捐稅民眾和欽、廉兩州鄉團發動起義。七月二十四日，在欽州王光山，王和順率二百餘人首揭義旗，二十八日攻占防城，殺縣令宋晁元，王和順以“中華國民軍南部都督”名義，發布文告，宣稱起義宗旨是“掃專製不平之政治，建民主立憲之政體”。其後，起義軍在進攻欽州、靈山時連續受挫。八月初十，起義軍被迫解散，餘部轉入兩廣接壤的十萬大山。欽、廉起義失敗。
鎮南關之役
光緒三十三年（1907年）十月，孫中山、黃興、胡漢民又在雲南鎮南關（今友誼關）發動起義。二十五日，同盟會會員黃明堂率領八十餘人由鎮南關背麵小路向清軍發起攻擊，奪取了鎮南、鎮中、鎮北三炮台。二十七日，孫中山、黃興、胡漢民親到鎮南關指揮。清軍將領陸榮廷、龍濟光指揮四千清兵與起義軍血戰七晝夜，清軍又重新控製了炮台。孫中山率部被迫退往越南，此役宣告失敗。
欽州、廉州、上思之役
鎮南關起義失敗後，黃明堂率領“中華國民軍南軍”短槍隊200餘人，在廣東欽、廉兩州及廣西上思一帶活動。光緒三十四年（1908年）二月二十五日，黃興、黎仲實、梁建葵、黃明堂等在欽州再經發動起義。三月初二，黃興指揮起義軍於欽州馬篤山，擊敗清巡防營統領郭人漳。是役使清兵“聞風而栗”，黃興也因此聲名遠播。其後黃興率部轉戰欽、廉、上思一帶，曆時兩個月，大小數十戰，四月初四，黃興率兵退到越南。
雲南河口之役
光緒三十四年（1908年）年三月二十九日，革命黨人黃明堂、王和順、關仁甫、梁金秀在孫中山、黃興的指揮下發動起義，攻占雲南河口，擊斃清警察委員王正鈞。四月初一，起義軍擊斃河口邊防幫辦兼營務處王鎮邦，奪取了河口大炮台，繳獲槍枝千餘，子彈萬發。
接著分兵北上。四月初五，起義軍分別攻占了新街、蠻耗、蒙自。初八，黃興到達河口指揮義軍，遣兵占領南溪，俘獲清管帶胡華甫。十五日，清廷調重兵反擊，雲貴總督錫良親自到通海指揮清軍反撲。二十三日，王和順在田房被清軍擊敗，二十五日，清兵收複南溪。
二十七日，清兵攻占河口，曆時月餘的河口之役最後失敗。
廣州新軍起義
這是革命黨人利用新軍反清的一次重要起義。起事之前革命黨人在新軍中做了大量的宣傳和組織工作，且約定於宣統二年（1910年）元宵節舉行起義。但是，這年除夕，新軍士兵與警察發生了嚴重衝突，起義被迫提前。正月初三，革命黨人新軍炮兵排長倪映典在廣州城郊率三千名新軍倉促發動起義，旋進攻省城，結果被清軍包圍，倪映典戰死，起義失敗。
黃花崗起義
這是辛亥革命前夕，同盟會武裝反清的又一重大軍事行動。鑒於以前的多次失敗，起事之前作了充分的組織和物資準備。孫中山委派黃興組織指揮了這場起義，同盟會的許多骨幹分子參與了這次軍事行動。宣統三年（1911年）三月二十九日，起義爆發了，黃興親率敢死隊120餘人，向總督衙門發起了攻擊，與清軍展開了激烈的巷戰。敢死隊員奮勇衝擊，前赴後繼，殺傷了大量清軍，起義軍也付出了重大犧牲。黃興、朱執信都負了傷，喻雲紀衝鋒在先，壯烈犧牲，林覺民、方聲洞先後遇難。在敢死隊進攻督署的同時，其他各路起義軍也與清軍展開了血戰，但都因力量懸殊，先後失敗。
皖浙起義
正當革命黨人在西南邊疆連續舉行武裝起義時，光複會會員徐錫麟、秋瑾等人在江浙會黨和新軍中展開了積極的革命宣傳和組織活動。光緒三十三年（1907年）初，徐、秋決定在六月初十於安慶、紹興同時發動起義。六月初四，徐錫麟利用安徽巡撫恩銘參加安慶巡警學堂畢業典禮之際，刺殺了恩銘，隨後帶領學生攻占軍械所。清軍瘋狂撲擊，包圍了起義者，雙方激戰六小時，革命黨人陳伯平戰死，徐錫麟、馬宗漢等20餘人被捕。當晚，徐錫麟被害。次日，秋瑾於紹興被捕。初六，秋瑾被害。皖浙起義失敗。
此外，在光複會皖浙起義的影響下，光緒三十四年（1908年）十月二十六日，安慶馬炮營軍官熊成基，發動起義，並指揮義軍進攻安慶城，激戰一晝夜，義軍沒能攻下城池，轉攻省城，亦不下。於是他兵退廬州，並離開起義隊伍，起義失敗。
同盟會領導的上述武裝起義雖失敗，但卻沉重打擊了清王朝的反動統治，極大地推動了人民群眾的反封建鬥爭，為辛亥革命的勝利創造了一定曆史條件。
武昌起義
革命黨人策劃起義
清宣統三年（1911年）四月，清政府借口實行鐵路國有，將民辦的川漢、粵漢鐵路收歸國有，並將鐵路修築權作為抵押，向英、法、德、美四國銀行團借款。川、鄂、湘、粵等省人民對清政府的賣國行徑極為憤怒，展開了各種形式的反抗鬥爭。
宣統三年（1911年）正月初一，湖北革命組織文學社宣告成立，蔣翊武為社長，詹大悲為文學部長，劉複基為評議部長。它將“推翻清朝專製，反對康梁的保皇政策，擁護孫文的革命主張”作為宗旨，得到廣大新軍士兵的擁護。越來越多的新軍士兵加入文學社。