光绪三十一年（1905年），孙中山、黄兴等革命党领袖在日本东京成立中国同盟会，自此反清革命运动有了一个统一的、强有力的政党，同盟会成立后，先后组织了萍浏醴起义、潮州黄冈起义、惠州七女湖起义、防城起义、镇南关起义、钦廉上思起义、河口起义、安庆新军马炮营起义，可惜都没能取得成功。宣统二年（1910年）2月，同盟会发动广州新军起义（也称广州新军之役），起义军一度达到2万余人的规模，但还是被清军镇压，大量革命党人被屠杀，反清革命运动一度陷入了低潮。
同盟会并没有被清军残酷的镇压吓到，而是愈挫愈勇，宣统二年（1910年）11月，孙中山在马来亚槟榔屿召开庇能会议，黄兴、赵声、胡汉民等同盟会领袖参会，商讨在广州再次起义。同盟会计划以广州新军为主力，另选800同盟会会员组成敢死队，先取广州，而后以广州为基地，由黄兴率一军入湖南，赵声率一军出江西，谭人凤、焦达峰等在长江流域举兵响应，继而会师南京，举兵北伐，直捣京师（今北京），彻底摧毁满清的统治。
此次同盟会还吸取了历次起义的经验教训，在起义前认真准备，筹款购械、并设立统筹部，以黄兴、赵声为正副部长，统一指挥各路起义队伍。4月23日，黄兴秘密在两广总督衙门附近的小东营五号设立起义指挥部，计划于26日起义，后因枪械问题，被迫推迟到27日起义。4月27日下午，黄兴带领敢死队120余人，臂缠白巾，手执枪械炸弹，直扑两广总督署。两广总督张鸣岐逃往水师提督衙门，水师提督李准遂率领清军前来镇压起义军，双方激战，黄兴被打断右手中食二指第一节。随后，黄兴将所部分为三路：
川、闽及南洋党人往攻督练公所；徐维扬率花县党人40人攻小北门；黄兴自率方声洞、朱执信等出南大门，接应防营。
由于原定参与起义的胡毅生、陈炯明、姚雨平等部同盟会以及广州新军未能及时到位，导致黄兴所部遭到清军绝对优势兵力的围攻，最终全军覆没，黄兴避入一家小店改装出城才得以幸免，100多名同盟会志士牺牲。事后，同盟会会员潘达微不顾清廷禁令，冒死收殓烈士遗骸计72具，并葬于黄花岗，是为黄花岗七十二烈士，此次起义也被称之黄花岗起义。孙中山在《建国方略》中写道：
“是役也，集各省革命党之精英，与彼虏为最后之一搏。事虽不成，而黄花岗七十二烈士轰轰烈烈之概已震动全球，而国内革命之时势实以之造成矣。”
黄花岗起义虽然失败了，但它向全国显示了革命党人不畏牺牲、坚持战斗的勇气，振奋了革命党推翻清廷的士气和信心，也让天下人都看清了清廷虚弱的本质，区区百余人就能纵横广州，视数万清军如草芥，清廷的威望跌落到谷底，加快了全国革命高潮的到来，就在黄花岗起义后半年，武昌起义爆发，10个月后，大清帝国灭亡（1912年2月12日，清廷退位）。孙中山高度评价黄花岗起义道：
“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。”
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