从1895年至1910年，孙中山相继在广州领导发动了九次起义，但最后都以失败而告终。1910年10月13日，在马来亚的槟榔屿，孙中山、黄兴、胡汉民、赵声、邓泽如等人秘密聚会，准备发动第十次广州起义。
孙中山豪壮地表示：“一败何足馁。革命之风潮已盛，华侨之思想已开，从今而后只虑吾人之无计划、无勇气耳！乘此良机，重谋大举。财用一层，吾当力任设法。”
会议决定从同盟会会员中召集500人组织敢死队，并策动清朝军队中同情革命的部队响应。其后扩大到800人，分为10路，每路50至100人不等。这800人敢死队，作为先锋，以冲锋陷阵。从广东、福建、广西、江苏、浙江、湖南、四川、云南各省及南洋各地召集的先锋队员，到香港集中，这些队员大半都是同盟会的中坚分子。林觉民、喻培伦、方声洞等都自告奋勇地充当先锋队。起义前夕，800名先锋队员陆续集结到广州，不少人怀着必死的决心，写下遗书。
林觉民在给他怀孕的妻子的绝笔书中写道：“吾至爱汝，即此爱汝一念，使吾勇于就死也。吾自遇汝以来，常愿天下有情人都成眷属。然遍地腥云，满街狼犬，称心快意，几家能够！司马青衫，吾不能学太上之忘情也。语云：‘仁者老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼。’吾充吾爱汝之心，助天下人爱其所爱，所以敢先汝而死，不顾汝也。汝体吾此心于啼泣之余，亦以天下人为念，当亦乐牺牲吾身与汝身之福利，为天下人谋永福也。汝其勿悲！”
方声洞给父亲的绝笔书：“此为儿最后亲笔之禀。此禀果到家，则儿已不在人世者久矣。但望大人以国事为重，勿伤儿之死，则幸甚矣。夫男儿在世，不能建功立业，以强祖国，使同胞享幸福，虽奋斗而死，亦大乐也；且为祖国而死，亦义所应尔也。儿刻已廿有六矣，对于家庭，本有应尽之责任，只以国家不能保，则身家亦不能保，即为身家计，亦不能不死中救生也。儿今日极力驱满，尽国家之责任者，亦即所以保卫身家也。他日革命成功，我家之人，皆为中华新国民，而子孙万世，亦可以长保无虞，则儿虽死，亦瞑目于地下矣！”
在起义之前，必须筹集一笔巨款，购买枪枝弹药。决定以振兴中国教育的名义，计划在海外侨胞中筹款港币13万元。
赵声被派往香港，作起义准备工作；黄兴、胡汉民、邓泽如分赴南洋各埠募款，还派人到海外购买武器。
英属马来亚当局得知孙中山在槟榔屿活动，以“妨碍地方治安”为名，把他驱逐出境。他再度去美国和加拿大筹款。
在加拿大、马来亚、荷属东印度、越南、缅甸、美国等国筹款已达19万港币，超过了原定计划。
1911年1月18日，黄兴、赵声等人在香港跑马地35号建立了起义总机关“统筹部”。黄兴被举为部长，赵声为副部长；胡汉民为秘书课课长，陈炯明为调度课课长。因胡汉民尚未到达香港，陈炯明代行秘书课课长，宋教仁为编制课课长。
广州起义的日期预定于4月13日。但是，4月8日，从马来亚归来的温生才擅自行动，暗杀了广州副都统孚琦。温生才被捕就义。
暗杀事件后，广州政府严密戒备。加之从日本运来的一船武器和从美国、荷属东印度汇来的款项误期，黄兴决定起义时间推迟到4月27日，原定十路进攻计划只得改为四路。
4月27日一早，乘早船到达广州的赵声部队，因城门紧闭而不能进城；只有福建和海防的先锋到广州候命。黄兴将象牙印章及黑钢时表分送给各先锋，以作守信及准时之用。
27日下午4点，离预定的起义时间还有一小时，黄兴集众演说，这时李文甫、罗仲霍、朱执信、谭人凤等人也悉数到来，谭人凤将香港情况告诉黄兴，请求延缓一日，黄兴只说了一句：“老先生，勿乱我军心！”此时，箭在弦上，不得不发。
出发前10分钟，陈炯明派人来，见黄兴等人已经整装待发，一言未发转身离去。按预定计划，黄兴攻督署，陈炯明攻巡警教练所。但后来的事实是，陈炯明害怕事情棘手而不敢行动。这样起义军只剩了三路。
4月27日下午5点半，黄兴身穿雪青色纺绸短衣，双腿扎布，双手持枪，威风凛凛，神采奕奕。他看看手表，指针正指在5时30分，便立即发出命令：“各位同志记住：胆要大，心要细。时间已到，向督署进攻！”
司号员拿着用海螺做的号，吹响了进军号。一时呜呜声动，风起云涌，直扑向前。
督署东西辕门驻有一连卫兵，正在吃晚饭，起义军冲来，大喊道：“我们为中国人吐气，你们也是中国人，如果赞成举义，举起手来！”
清军卫兵面面相觑，有的企图拔枪反抗。起义军枪弹齐发，当即击毙卫队管带，冲入二门，与清军卫队对射，所向皆摧。
黄兴双枪连连射击，弹无虚发，迫使卫兵弃枪请降。
朱执信却将平日文弱的姿态抛到九霄云外，勇敢地冲锋陷阵，显示出十分机智勇猛。
黄兴、朱执信、林时塽、李文甫、严骥冲入私寓，分头搜索张鸣岐。
喻培伦、熊克武等从督署后门进攻。三天三夜因赶制炸弹未合眼的喻培伦，身负一箩炸弹，双目炯炯有神，抛出两颗十磅炸弹，“轰隆隆！”督署后墙炸开两个大洞。起义军战士冲进去，喻培伦高喊：“活捉张鸣岐！”
张鸣岐正在督署同司、道官员议事，听到警报，连忙穿过后壁，转入水师行台。
黄兴见张鸣岐等官员已逃跑，下令纵火，焚烧督署。
起义军出了总督署，行抵东辕门，同清朝水师提督李准部队遭遇，林时廪向前劝降：“我等皆汉人，当同心协力恢复汉土。”不料突然中弹而死。
刘元栋、林尹民等5人相继中弹身亡。
双方展开了激烈的巷战。黄兴举枪射击，连连击毙数人，他右手中弹受伤，断中、食二指。一臂已废的喻培伦，胸前挂着满满的一筐炸弹，奋勇向清军投去，敌人见之，无不丧胆。
起义军兵分三路，分途进攻。战火迅即蔓延全城。黄兴带领10人，打算出南大门，在途中与巡防营相遇，接火后，因寡不敌众，败北。黄兴避入一家已歇业的绸布店，更换衣服而出，奔向珠江南岸郊区的一个秘密机关。那里的女同盟会员徐宗汉给他包裹伤处，安全地把他护送去香港。以后，黄、徐结为夫妻。
朱执信随黄兴转战到双门底，从牺牲的同志手中拾起一枝枪，继续战斗。他手、胸负伤，鲜血淋漓，竟不理会，直到子弹打光，队伍散了，他才避入方言学堂学生林云陔家中，等到大南门、大平门开放，经过一番乔装打扮，搭船前往香港。
方声洞等一队起义军驰攻督练公所，方中途饮弹牺牲。
陈炯明等人在黄兴发动起义时，却逃出城去，接着又逃回香港。
起义军经过激烈战斗，终因实力悬殊而失败。战斗中英勇牺牲的有林时塽、方声洞、罗进等57人，被捕后慷慨就义的有喻培伦、林觉民等29人，共计86人。
胡汉民、赵声率领300先锋队员赶到广州，起义已经失败，遂大哭而归。赵声不久便忧郁谢世。
事后，收殓在战斗中牺牲和慷慨就义的72具尸体，由革命党人潘达微营葬在广州城外东北郊白云山麓的红花岗（后改名为黄花岗），这就是中国近代史上著名的“黄花岗72烈士”。
此乃孙中山的第十次起义，即后人所称的辛亥（1911年）广州起义或“黄花岗之役”，起义以失败而告终。
1911年4月28日晚6点，孙中山与致公堂大佬朱卓文由温哥华抵达芝加哥车站。西方报纸纷纷登载这次起义的消息，孙中山立刻发电给香港的胡汉民：“闻事败，同志如何？善后如何？”
当时，孙中山每天都应邀到各处演说，忙碌不堪。香港方面却一直没有复电，一周之间孙中山连发三封电报给胡汉民，但均无消息，孙中山一直心情沉重。一次原定3个小时的演讲，但一直情绪非常不安的孙中山只演讲了一个小时便难以为继，以至于早就耳闻“孙先生演讲口若悬河”的一些听众，都怀疑是假冒者来代替他演讲。
直到5月3号晚上，孙中山终于收到了胡汉民的回电，得知黄兴等人安然无恙的消息，孙中山才心情舒展。
黄花岗之役，革命党受创之重，也是自革命以来最严重的一次。革命党人的精英——先锋队员们大部分壮烈牺牲，还有一些人在被捕后遇害。孙中山用饱含激情的口吻，赞扬了民国创建前最后一刻付出生命的烈士们：
是役也，碧血横飞，浩气四塞，草木为之含悲，风云因而变色。全国久蛰之人心，乃大兴奋。怨愤所积，如怒涛排壑，不可遏抑，不半载而武昌之大革命以成。则斯役之价值，直可惊天地、泣鬼神，与武昌革命之役并寿。
