甲午战争之后，帝国主义掀起了瓜分中国的狂潮，中华民族而临着亡国灭种的危险。为挽救民族危亡，以孙中山为杰出代表的资产阶级革命派登上了历史舞台。清政府在《辛丑条约》签订后，完全成了帝国主义的走狗，成了“洋人的朝廷”。中国近代社会两大主要矛盾即帝国主义和中华民族的矛盾、封建主义和人民大众的矛盾，焦点都集中在清政府身上，只有推翻清朝的反动统治，才能拯救民族。
1910年11月，孙中山在马来西亚槟榔屿召开秘密会议，商量起义计划。参加会议的有黄兴、赵声、胡汉民等人。会议决定发动一次大规模的广州起义，计划以广州新军为主干，另选革命党人500人（后增至800人）组成“先锋”（敢死队），首先占领广州，然后山黄兴率领一军入湖南，赵声率领一军出江西，谭人风、焦达峰在长江流域举兵响应，然后会师南京，举行北伐，直捣北京。
同盟会接受历次起义失败的教训，在起义发动前进行了认真细致的准备，筹款购械、组织联络都有专人负责。但是，就在统筹部开会这一天，发生了同盟会员温生才刺杀署理广州将军孚琦的事件，广州戒严。加上美洲的款项和由日本购买的军械未到，起义日期不得不推迟。
1911年4月27日，清政府统治下的广州响起了一阵阵枪声、炸弹声、冲杀声。黄兴等100多名志士臂缠白巾，手执枪械炸弹，吹响螺号，在敌我力量强弱悬殊的情况下直扑督署。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。两广总督张鸣岐仓皇逃往水师提督衙门。黄兴等找不到张鸣岐，便放火焚烧了督署衙门，冲杀出来时，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，林文被敌人一枪击中，当场牺牲。刘元栋、林尹发等人也相继中弹。黄兴右手食指被打断，仍以断指继续射击。随后，黄兴将所部分为三路：川、闽及南洋党人前往攻打督练公所；徐维扬率花县党人40人攻小北门；黄兴自率方声洞、朱执信等人出南大门，接应防营。
攻打督练公所的志士遭遇防勇，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，喻培伦全身多处受伤，率众退甩高阳里盟源米店，以米袋作掩体，向敌人射击。后因敌人放火，他们被迫突围，喻培伦被俘遇害。往小北的一路也很快遭遇清军。经过一夜作战，起义志士打死打伤敌人多名。最后，张鸣岐放火烧街，徐维扬率部突围失利被俘。
黄兴所率一部行至双门底后，与温带雄率领的队伍相遇。温带雄的队伍为入城方便，没灯臂缠白巾，方声洞见无记号，以为是敌军，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，避入家小店化装出城。4月30日，黄兴到香港。
这次起义，除黄兴部及顺德会党按期发难外，其余各路均未行动。赴义的志士大部分是一介书生，而不是久经沙场的战士，但他们表现出来的从容慷慨和勇敢坚韧，足以惊天地、泣鬼神。谭人凤说：“是役也，死者七十二人，无一怯懦士。事虽未成，而其激扬慷慨之义声、惊天动地之壮举，固己碎裂官僚之胆、震醒国民之魂。”罗家伦把这一幕称为“壮烈的开国序幕，灿烂的碧血黄花”。
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，并将红花岗改称黄花岗，史称“黄花岗七十二烈士”，这次起义因而也称为黄花岗起义。
黄花岗起义失败，使同盟会丧失了许多优秀干部，领导力量大为削弱。但是，这次起义使清朝统治受到广沉重的打击，烈士们英勇战斗、视死如归的革命精神，振奋了全国人民的斗争意志，鼓舞荇人们踏着他们的血迹奋勇前进，促进了革命高潮的到来。