文學社還努力促進與共進會的聯合。由於會黨群眾不受約束，難以依靠他們來取得革命的成功，湖北共進會領導人孫武也開始將工作重點轉向新軍，有大批新軍加入了共進會。這就使湖北革命運動由宣傳發動階段迅速進入到行動階段。
黃花崗起久失敗後，本來準備響應起義的共進會加強了與文學社的聯係，在兩湖地區抓緊醞釀革命行動。七月二十二日，文學社、共進會舉行了聯席會議，會議討論了兩團體的合並問題，並計劃在武昌采取行動，發動起義。會議決定建立統一領導、統一指揮、統一計劃、統一行動的機構。軍事方麵，蔣翊武任總指揮，孫武任參謀長。指揮部設在武昌小朝街八十五號。政治方麵，劉公任總理，並公設若幹政治籌備員負責文告、印信、符號及炸彈製造等，總部設在漢口租界。兩個革命團體的合並，使武漢地區革命力量迅速擴展。
在總數約為1.7萬名的湖北新軍中，到武昌起義爆發前夕，有1/3以上的人都加入了革命團體。
八月初三，文學社、共進會舉行聯合會議，商討起義事宜：中秋節起義，推舉蔣翊武為臨時總司令，孫武為參謀長，在軍事方麵做出了種種部署，在組織上為發動起義做好了準備。但恰好在此時出現了南湖炮八標士兵暴動，打亂了整個起義部署。
八月初二晚，炮八標三營左隊士兵汪錫九、梅清福等請假離營，同營參加革命團體的兵士趙楚屏、霍殿臣等為這些人送行，他們的活動遭到了值日排長劉步雲的幹涉，眾人很是不滿。第二天，部隊竟對汪、梅、趙、霍四人處以軍棍的懲罰，這惹惱了士兵們，他們當即搗毀了營房的玻璃、家俱，並從炮房中拉出了大炮。有新軍士兵跑到城內去向孫武、鄧玉麟等人報告情況，要求立即下令起義。文學社與共進會馬上召開緊急會議，商討此事。
會上根據劉複基的意見，決定仍照原來的計劃行事，讓為首的趙楚屏、霍殿臣等“逃亡”
在外，其他人仍回到自己的部隊聽候命令，一切過錯都可推諉於趙、霍二人身上。南湖事件很快平息下來，沒引起大的風波。
武漢的局勢十分緊張，革命黨人準備發動起義的消息被清朝軍警偵知，他們經常派探子在革命黨機關周圍窺視。八月十八日，孫武等人在漢口俄租界寶善裏十四號內製造炸藥，這時候劉公的弟弟劉同手挾著香煙走進來，不巧香煙灰餘燼引起了炸藥爆炸，孫武的麵部被炸傷，當即被抬往法租界同仁醫院救治。租界巡捕聞聲趕來，革命黨人隻得倉促撤離。
革命黨人製好的旗幟、印信、文告、鈔票和黨人名冊都落入了巡捕的手中。清朝軍警遂大批出動，在武漢三鎮進行搜捕。
起義爆發
武漢的革命黨人正處在危急關頭。寶善裏事故發生的當天上午，蔣翊武、劉複基、彭楚藩等人在武昌小朝街八十五號機關部商議起義日期，寶善裏事故他們直到下午才得知，本來議定要等待黃興來後再發動起義，此時，大家一致同意提前起義，“隻有提前幹，或可死裏求生”。根據以前的計劃，蔣翊武草擬了一道命令，派人分送各標、營，命令於當夜十二時發動起義。
是夜，蔣翊武、劉複基、彭楚藩等人在小朝街機關部靜等起義的舉行。但是，意外的事件發生了，清廷軍警逮捕並殺害了劉複基、彭楚藩等革命領袖。由於南湖炮隊沒有接到起義的命令，而沒有采取行動，其他各標、營、隊的革命士兵也沒有貿然發難。
盡管清廷破壞了革命黨領導機關，大肆捕殺了許多革命黨人，但是革命的行動卻無法遏止。根據十八日機關部傳下的起義命令，新軍中的革命士兵暗中開始組織起來。十九日，起義首先在擁有雄厚革命基礎的工程營中爆發。共進會員、工程營革命黨人總代表熊秉坤在士兵中很有威信，與三十標、二十九標的黨人取得聯係，部署了起義一事，與二十九標的蔡濟民約定晚間點二道名時，由工程營鳴槍三聲為號，發動起義。
十九日晚工程營士兵金兆龍、程正瀛與巡哨的排長陶啟勝發生衝突，程正瀛打響了武昌起義的第一槍。
槍聲劃破了寧靜的夜空，工程營的士兵立即響應，拿起槍枝，奔出營房。熊秉坤馬上集合起義的新軍，向清軍發動攻擊。在密集的槍聲中，反動軍官紛紛躲了起來，革命士兵控製了全營。熊秉坤帶領著部隊奔向楚望台軍械庫，去奪取武器彈藥。守衛軍械庫的李克果在聽到槍聲後，下令士兵拚命抵抗。守庫的工程八營左隊革命黨人羅炳順、馬榮乘機提出“沒有子彈，怎麼抵抗”。李克果命令打開軍械庫分發子彈。羅炳順、馬榮得到了子彈後，立即鳴槍宣布起義。熊秉坤率部趕到後，兩支起義隊伍彙合在一起，控製了軍械庫。
二十九標在聽到工程營起義的槍聲後，蔡濟民立即鳴槍響應，率眾擊退了前來阻撓的反動軍官，衝出了營門，沿途擊斃了三十一標的一些旗兵，來到楚望台。測繪學堂的士兵在晚自習時，聽見起義的槍聲後，學生們立即行動起來，在方興、李翊東的組織下，向軍械庫進發，與先期到達的其他革命士兵一起彙合。