光緒三十一年（1905年），孫中山、黃興等革命黨領袖在日本東京成立中國同盟會，自此反清革命運動有了一個統一的、強有力的政黨，同盟會成立後，先後組織了萍瀏醴起義、潮州黃岡起義、惠州七女湖起義、防城起義、鎮南關起義、欽廉上思起義、河口起義、安慶新軍馬炮營起義，可惜都沒能取得成功。宣統二年（1910年）2月，同盟會發動廣州新軍起義（也稱廣州新軍之役），起義軍一度達到2萬餘人的規模，但還是被清軍鎮壓，大量革命黨人被屠殺，反清革命運動一度陷入了低潮。
同盟會並沒有被清軍殘酷的鎮壓嚇到，而是愈挫愈勇，宣統二年（1910年）11月，孫中山在馬來亞檳榔嶼召開庇能會議，黃興、趙聲、胡漢民等同盟會領袖參會，商討在廣州再次起義。同盟會計劃以廣州新軍為主力，另選800同盟會會員組成敢死隊，先取廣州，而後以廣州為基地，由黃興率一軍入湖南，趙聲率一軍出江西，譚人鳳、焦達峰等在長江流域舉兵響應，繼而會師南京，舉兵北伐，直搗京師（今北京），徹底摧毀滿清的統治。
此次同盟會還吸取了歷次起義的經驗教訓，在起義前認真準備，籌款購械、並設立統籌部，以黃興、趙聲為正副部長，統一指揮各路起義隊伍。4月23日，黃興秘密在兩廣總督衙門附近的小東營五號設立起義指揮部，計劃於26日起義，後因槍械問題，被迫推遲到27日起義。4月27日下午，黃興帶領敢死隊120餘人，臂纏白巾，手執槍械炸彈，直撲兩廣總督署。兩廣總督張鳴岐逃往水師提督衙門，水師提督李准遂率領清軍前來鎮壓起義軍，雙方激戰，黃興被打斷右手中食二指第一節。隨後，黃興將所部分為三路：
川、閩及南洋黨人往攻督練公所；徐維揚率花縣黨人40人攻小北門；黃興自率方聲洞、朱執信等出南大門，接應防營。
由於原定參與起義的胡毅生、陳炯明、姚雨平等部同盟會以及廣州新軍未能及時到位，導致黃興所部遭到清軍絕對優勢兵力的圍攻，最終全軍覆沒，黃興避入一家小店改裝出城才得以倖免，100多名同盟會志士犧牲。事後，同盟會會員潘達微不顧清廷禁令，冒死收殮烈士遺骸計72具，並葬於黃花崗，是為黃花崗七十二烈士，此次起義也被稱之黃花崗起義。孫中山在《建國方略》中寫道：
「是役也，集各省革命黨之精英，與彼虜為最後之一搏。事雖不成，而黃花崗七十二烈士轟轟烈烈之概已震動全球，而國內革命之時勢實以之造成矣。」
黃花崗起義雖然失敗了，但它向全國顯示了革命黨人不畏犧牲、堅持戰鬥的勇氣，振奮了革命黨推翻清廷的士氣和信心，也讓天下人都看清了清廷虛弱的本質，區區百餘人就能縱橫廣州，視數萬清軍如草芥，清廷的威望跌落到谷底，加快了全國革命高潮的到來，就在黃花崗起義後半年，武昌起義爆發，10個月後，大清帝國滅亡（1912年2月12日，清廷退位）。孫中山高度評價黃花崗起義道：
「是役也，碧血橫飛，浩氣四塞，草木為之含悲，風雲因而變色，全國久蟄之人心，乃大興奮。怨憤所積，如怒濤排壑，不可遏抑，不半載而武昌之大革命以成。則斯役之價值，直可驚天地、泣鬼神，與武昌革命之役並壽。」
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