同盟会成立以后，曾多次发动武装起义，结果都失败了。到1910年春，部分革命领导者如黄兴等，对革命前途产生了悲观失望的情绪。为了鼓舞士气，准备再举，孙中山召集他们在马来西亚的槟榔屿开会。孙中山鼓励大家说：“今日革命风潮已盛，民心归向我们，只要我们意志不衰，困难是挡不住我们前进的！”经过讨论，大家决定：1911年春在广州集合各省革命之精华，发动大规模起义，先占广州，再由黄兴统率一军出湖南湖北，由赵声带领一军出江西攻南京，两军会师长江，然后长驱北上直捣北京，倾覆清廷。
会后，一部分革命党人就到南洋和欧美各地，向华侨募集革命经费，经过革命党人的宣传鼓动，各地爱国侨胞，都积极捐款相助，有的人甚至变卖家产以相捐助。这次捐款共得十几万元，经费问题基本解决。1910年底，黄兴、赵声等返回香港，着手筹备起义，成立了领导机关——“统筹部”，黄兴任部长，赵声为副部长，统一领导起义的准备工作。接着，革命党人纷纷潜入广州，熟悉环境，刺探敌情，还设立了许多秘密机关。为了转运军火，他们常常将女同志打扮成新娘，利用花轿来抬运枪支、炸弹。经过几个月的筹划，准备工作大体上就绪，革命党人摩拳擦掌，只等一声号令，就发动起义。
起义的日期原定在1911年4月13日，不料在4月8日发生了革命党人温生才刺杀广州将军孚琦的事件（他本来计划刺杀水师提督李准，结果刺中的是孚琦），反革命立即加强了戒备，广州戒严，并且到处搜捕革命党人。这样，原定的起义计划受到了影响。
以后，形势日有变化，起义日期几次改变，最后确定在4月27日发动起义。
4月27日下午，黄兴在小东营住所召集了队伍，每人发给白毛巾一块，缠在左臂作为标志。许多革命党人抱定为革命牺牲的决心，事先写好了绝命书，如林觉民给他父亲写的绝笔信说：“儿死矣！唯累大人吃苦，弟妹缺衣食耳。然大有补于全国同胞也。”起义即将发动，白发苍苍的谭人凤赶到，要求加入，黄兴婉言拒绝说：“先生年老，后方尚需人照料，这是决死队，望老先生不要去。”谭人凤很生气地说：“你们不怕牺牲，难道唯独我怕死吗？”黄兴等很受感动，只好发给他两支手枪。
下午五点半钟，螺号齐鸣，起义的时间到了。革命队伍人人精神抖擞，斗志昂扬。黄兴率领先锋队直扑总督衙门，两广总督张鸣岐闻风逃跑，黄兴等找不到张鸣岐，就放起火来，当他们退出衙门的时候，碰到了敌人的大队人马。林时爽误信其中有革命党人，便挺身向前，企图晓以大义，不幸，话未说完，便中弹牺牲了。接着，激烈的战斗开始了。革命党人数虽少，但人人奋勇当先，十分英勇，给敌人很大打击。如喻云纪等一路，先由后面进攻总督衙门。后又攻打督练公所，喻云纪胸前挂着满满一筐炸弹，所向披靡，敌人十分害怕。革命党人虽然英勇，但他们没有发动广大群众参加斗争，仍然以单纯的军事行动为主，结果，在寡不敌众的情况下，牺牲很大，不得不退出战斗，起义终于又告失败。
这次起义，因为是在阴历三月二十九日发动的，所以叫作辛亥三月二十九日广州起义。在这次起义中，许多革命党人壮烈牺牲，一部分人被捕后英勇就义。后来广州人民收得尸体七十二具，合葬于黄花岗。因此，这次起义又称作“黄花岗起义”。
