原来，自从上次一标的新军起义失败后，上司对余下的二、三标严加提防，除了操练打靶时每人发给几粒子弹外，平日里根本无子弹可用，军营里也不准存放弹药。这样，新军就处于有枪无弹的境地，断难起事。
听到这个消息，黄兴、赵声在失望之余，不得不对起义的计划进行重新部署。经过一番考虑，两人决定另行组织一支五百人的“选锋团”，相当于敢死队，由敢死队先行出击，一举攻下城中的几个重要目标，据城招降不肯附义的旧军，同时打开城门，迎接手中无弹的新军，用枪弹将他们武装起来。这样，掌控整个广州城也就顺理成章了。
赵声说，五百选锋人数太少，偌大一个广州城，区区五百人，能镇得住吗？至少也得八百人吧。黄兴想了想，也就同意了赵声的意见。黄兴、赵声电请日本总部、南洋及内地各处的同盟分会挑选合适的党人来香港集合。又议定将八百选锋分为十路，由黄兴率福建及南阳来的选锋一百人为第一路，进攻总督衙门，打死或者擒获总督张鸣岐；由赵声率江苏安徽来的选锋为第二路，进攻水师提督李准的衙门水师行台，其他的各占领清军督练公所、两座城楼、警察署、炮营、电信局等目标，另设放火委员若干，专门负责放火滋事、虚张声势，以扰乱清兵阵脚。起义的日子也定下来了，为3月28日。
农历三月中旬，黄兴潜入广州，在越华路小东营五号建立了起义总指挥部，另外租下石屏书院存放枪械炸弹。这时，从各地赶来的选锋相继进入广州，枪械子弹也正加紧运送，起义的准备工作正在紧锣密鼓地进行之中。
事情再周密也有疏漏的时候，同盟党人的频繁活动早就引起了清廷的注意，老奸巨滑的两广总督张鸣岐已经嗅到了不祥的气味，他急召水师提督李准回防广州，同时下令加强巡查，不放过任何一个可疑人员和可疑场所。一时间广州的大街小巷中出现了许多密探，商铺、茶楼遭到监视，行人被盯梢跟踪，一副山雨欲来风满楼之势。
形势越来越严峻，黄兴焦急万分。他严令已经到达广州的选锋队员不许随便上街闲逛，以免暴露目标。紧接着又传来一个不好的消息，有一批新军将于四月初提前复员，而这批新军原本将是起义的一支重要力量。黄兴心里暗暗叫苦，他忙用暗语电告香港的赵声，通知他和尚在香港的选锋三百多人暂缓来穗，起义考虑延期。
就在这暗流汹涌之际，又出现了一个意想不到的变故，使清兵大大加强了防备，为起义设置了重重障碍，起义最终遭到了失败。
3月23日，第一个华人飞机设计师、制造师、飞行师冯如将在广州城外的燕塘举行试飞表演，这个消息在广州市民中引起了轰动，传闻水师提督李准也将亲临现场观看。得知这一情况，来自南洋的选锋队员温生才心中打起了算盘，他深知李准此人凶悍多谋，是同盟党人的一大克星，便私自谋划除掉此人，为起义扫清障碍。温生才决定就在3月23日，在去往燕塘试飞现场的必经之路上伺机刺杀李准，为革命除害。
到了这一天，温生才怀揣手枪，在谘议局旁的茶楼前，混在人群中等待时机。表演快开始了，一顶轿子越来越近，轿前的清兵大声吆喝：“提督大人到！”
市民们连忙给轿子让路，而温生才悄悄向轿子靠近，没等轿前的清兵缓过神来，温生才迅速掏出手枪，对着轿子就是一阵猛射，随后便扭头逃跑。清兵和巡警们一窝蜂地追了上去。
温生才没能逃脱，终被清兵抓获，当他得知轿内的提督已经丧命时，不由得心中暗喜，然而，此提督并非水师提督李准，而是陆师提督孚琦。温生才闻言十分懊恼，捶首顿足，但事已至此，只能留待黄兴等人来处理余下之事了。
孚琦被杀一案致使广州城满城皆惊。李准和张鸣岐变本加厉，开始了对革命党人的大肆搜捕。
如此紧张而危险的局势，加剧了统筹部内部的意见分歧。陈炯明、胡毅生、姚雨平等人主张延期起义，而总指挥赵声也因日本、安南等方面的部分枪械尚未运到而同意陈炯明等人的意见。在3月26日，也就是原定起义日的前两天，统筹部召开了紧急会议，总指挥赵声决定由他带领一部分从外埠来的选锋队员暂时撤回香港，同时给在港的宋教仁、胡汉民等人拍了一份电报：
省城疫发，儿女勿回家。
外埠的选锋队员们于是不再来广州。黄兴深知，延期就意味着无限期，此前所做的一切努力都将付诸东流，箭已在弦上，哪有不发的道理？
这次起义无论如何不能放弃。离开香港前，黄兴曾亲书绝笔信，向南洋的同盟党人表明心迹：
本日驶赴阵地，誓身先士卒，努力杀贼，书此以当绝笔。
如果就此罢手，他有何颜面面对那些倾囊相助的海外同胞？即使这次血染沙场，也要用这一腔热血唤醒国人！
26日的会议不欢而散。第二天一大早，得知消息的喻培伦、林文两个年轻人，气冲冲地敲开了小东营5号的大门。
林文是个清秀的福建小伙，此刻却激动得满脸绯红。他一进门来就冲着黄兴嚷嚷起来：“听说起义要延期，那怎么行？张鸣岐已经在调动军队了，我们再往后拖延，错过了时机，等他作好了准备，就要对我们下毒手了。我们应该马上动手，打他个措手不及才好。”
喻培伦是公认的炸弹专家，为了研制炸弹，他已经牺牲了三根手指。他的心里更是忿忿不平。他们没日没夜地赶制炸弹，就是为了早日推翻专制，实现共和。大家从美洲、日本、南洋大老远地赶来，都是抱着死战的决心的，现在突然又说不干了，大家会怎么想？
黄兴也很是无奈。他是宁死也要一战的，否则怎么对得起那些死去的战友和先烈？怎么对得起全国各地这么多舍生忘死、热情支持他们的青年和民众？怎么向那些节衣缩食，踊跃捐输，一贯支持他们的侨胞交代？
但是众人的意见，他也不得不考虑，况且现在人都走得差不多了，怕是收也收不拢了。虽然决定已经做出，可黄兴却又无法走出因为这个决定而陷入的困境。这生死攸关的危急没有任何人可以来分担。透骨的孤独仿佛黑暗中燃烧的烛光，随着缕缕青烟，幽幽地蔓延到无边无际的黑夜中去。
喻培伦却已打算把一腔热血洒在广州了。他说就算人都走光了，剩他一个人，也要血战到底。他手上有那么多炸弹呢，扔一个算一个，够本……
黄兴仍有些迟疑，但林文的话终于让他下定了决心。哪怕起事失败，哪怕会死很多人，也到底是打响了反抗的枪声。无论成败总可以向世人、向捐款的华侨们有个完满的交代，总比这样无声无息地撤退要壮烈许多。那样，自己就可以和许多死难的同志一样，可以心安理得地躺在烈士的中间。于是他说，人还没走光呢，还可以找回来一些，再迟就来不及了！我们还可以再去发动一些人，找几百个人没问题。
喻培伦、林文在黄兴的授意之下，分头去通知尚在广州的选锋和其他志士。黄兴立即给赵声发电：
母病稍痊，须购通草来。
这是预约的暗语，意思是要香港的敢死队员全部赶往广州，参加起义。
赵声接到黄兴的电报，已经是二十七日的晚上，但香港开往广州的轮船要到后天早上才有，怎么办？赵声只好发电报给黄兴，请求将起义时间延至二十九日。
黄兴同意了。
考虑到期间发生的那些周折，情况已经有了很大的变化，时间也很仓促，经过一番权衡，黄兴决定把原来的十路进攻改为四路进攻。第一路，由他亲自率领负责攻打总督衙门；第二路，由陈炯明带队负责攻打督练公所；第三路，由姚雨平带队负责攻打北门；第四路，由胡毅生带队负责扼守大南门，接应新军巡防营第三营入城。这四路中，第一路是决定起义成败的关键，所以黄兴决定把主要力量都投进去，并亲自指挥。起义的时间定在下午五点半。为了容易辨识，所有起义人员一律臂缠白毛巾作为标识。
马上就要参加起义了，黄兴和志士们心潮起伏，虽然早已经把生死置之度外，但在这样一个时刻，心中又涌起了无限的柔情，想对家中的亲人说些什么。他们纷纷动笔，写下一些文字，给父母妻子留下一点纪念。在众多的绝笔书中，林觉民的《与妻书》成了烛照后世的名篇。
公历4月27日下午5点多，起义的时间近了。黄兴注视着手中的怀表，那秒针滴滴答答地跳跃着，指针刚指向五点三十分，他就大喝一声，向天鸣枪，同时和选锋一百三十多人冲往总督署。
在总督署门口，黄兴和他的队伍遭到了督署卫队的负隅顽抗，革命军枪弹齐发，击毙卫队管带，冲入督署。但是，他们搜遍了总督署，也没见两广总督张鸣岐的人影。原来，在黄兴和革命党人在门口和卫兵激战的时候，张鸣岐听到门口动静不小，心知有异，忙从院墙一侧的小门溜跑了。
没抓到张鸣岐令人失望，只好捣了他的老巢。黄兴下令放火，前殿后院的总督署衙门顿时火光冲天。
黄兴和众选锋从总督署杀将出来，准备去攻打督练公所和弹药库，夺取尽可能多的枪支弹药，留待明天早晨从香港赶来的大批选锋队员使用。
黄兴他们刚走到莲塘街口，就与清军水师提督李准调来的亲兵大队发生了遭遇战。林文早就听说李准的手下有不少汉人，天性率真的林文挺身而出，向对方高喊：“共除异族，恢复汉疆！”然而，迎接他的却是一枚无情的子弹。子弹正中脑门，脑浆迸出，林文当场牺牲。其他几个选锋也相继中弹。林觉民的腰部中弹，当即扑倒在地，随后又扶着墙根挣扎着站起来，举枪还击，终于力竭不支，慢慢瘫了下去。清军一拥而上，抓住了林觉民。
战斗异常激烈，突然，黄兴感到右手一阵钻心的疼痛，他意识到自己一定是中弹受伤了，但他强忍着，也顾不上检查自己的伤情，继续射击。后来才知道，黄兴右手的中指、食指第一节都已被打断。
革命军且战且退，李准一方也死伤惨重。考虑到原订计划还远远没有完成，黄兴不敢恋战，率部退出，将一百二十多人分为三路：由他自率方声洞、朱执信等几十人出大南门，接应巡防营；四川、福建和南洋的同盟党人负责攻打督练公所；徐维扬另率党人40名攻打小北门。
“炸弹大王”喻培伦在攻打督练公所的队伍中。他胸前挂着满满一筐炸弹，左手执号筒，右手持手枪，左右开弓，越战越勇。战至半夜，终因寡不敌众，全身多处受伤。在突围过程中，队伍被打散，喻培伦被巡警捕获，当即处死。攻往小北门的一路也遭遇了清军的围堵，经过一夜作战，死伤众多。最后，张鸣岐放火烧街，徐维扬率部突围时被清军捕获。
黄兴和方声洞一行行至双门底附近，与温带雄所率配合攻打水师行营的巡防营相遇。本来，温所率的巡防营应在大南门外守候，但温带雄听得城内杀声四起，便按捺不住冲进城来。进城时，守门清军问话，温带雄以火把自照，说：“城内革命党人起事，我等奉令进城平乱，快快开门，不得有误。”守门兵士不知有诈，便大开城门。温带雄的人马一拥而入，手执火把，向枪声密集的地方奔去。
也是事有不周，温带雄为了进城方便，并没有缠上白巾。遇到黄兴所部时，双方并不认识，于是，悲剧不可避免地发生了。
双方相遇时，革命军中的长枪短枪全都举了起来。温带雄高声喝问：“前边是什么人？”
方声洞不由分说就扣动了扳机，温带雄应声倒地，巡防营的官兵见状立刻还击，方声洞也倒地身死。这场自己人打自己人的激战真正把黄兴逼入了绝境。由于经历了大半夜的拼杀，革命党人的火力明显减弱，而巡防营却是长枪短枪齐发，子弹铺天盖地地一阵狂射，选锋们纷纷倒地。黄兴的嗓子已经嘶哑，他一边还击，一边示意大家撤退。
但事已至此，已经没有任何退路。即便是要赴汤蹈火也只有舍身而行了。多年来的严格训练，早已经让黄兴学会了控制情感，他不动声色地把生死置之度外，把百般的焦虑压在心底，选锋们在他脸上看到的，照旧是那一副难以猜度的冷静。
在强大火力的冲击下，选锋们很快就被冲散了，黄兴迅速检阅了一下自己的队伍，身边的人只剩下了二十余人，枪弹也即将告罄。这样一来，硬拼下去已经没有意义了。为了保存革命的力量，他当机立断，命令选锋队员们各自逃散，找地方避风，争取能逃出广州，潜回香港，以图再举。他自己则选择留下，尽可能地拖住清兵，掩护同志们撤退。志士们表示，要与黄先生共进退，杀身成仁。在黄兴的一再命令下，他们才借着夜色，钻小巷逃走。
在噼里啪啦的枪弹声中，黄兴又坚持了一会儿，听得枪声稀落了许多，便摸进了一条黑漆漆的小巷。小巷深处安静得出奇，一种撕心裂肺的疼痛感突然袭来，黄兴这才想起自己的手指已经受伤，再加上大半夜的奔袭，体力严重透支，黄兴双腿一软，倒在了一家住户的门前。定了定神，黄兴敲响了这家住户的房门。开门人手里提着一盏马灯，借着昏黄的灯光，黄兴依稀看见这是一个中年男人，脸上刻着长年劳作的印记。
黄兴在这个手工艺人狭窄简陋的家中躲避了几天，最终由同盟党人营救出城，潜往香港，总结教训，以期再战。
这次起义，除黄兴所部及顺德同盟会党按期行动外，其余各路都按兵不动。赵声及三百名党人因船期延误第二天才到达广州，胡毅生、陈炯明事先逃出了广州城，姚雨平也因为胡毅生的关系未能及时领到枪械，起义爆发时没有出战。这样，起义就成为黄兴一路的孤军作战。
几天之后，广州的同盟党人潘达微联络多处善堂，以防止疫情传播为由，经当局同意，收敛了死于街头及被杀于水师行台门外的选锋尸骸七十二具，葬于广州城外东北五里的黄花岗。
一道清洌的银河在天上徐徐铺开，泻进无边的夜空。秋虫在憧憧的暗影中悲鸣。没有风，黑暗深长的巷道里，树梢草叶凝然不动。很久以后，人们早就忘记了这次暴动，也忘记了那些义士的名字。耕牛晚归，稻菽翻浪的安详中，常有白鹭伴着晨风昏雨，温柔地降落在这片当年碧血横飞的土地上。
黄兴回到香港，广州起义的失败使他悲痛欲绝。他向孙中山报告了这次起义的过程，最后又悲愤地质疑：“这次起义是我们准备最充分、投入人力最多的一次，结果只经过几个小时就失败了，我们在其他地方还会成功吗？”
孙中山情绪一时也无比低落。但是他对大家说：“长期以来，我因遭受清政府通缉，无法进入国内和大家一起战斗，这次我在河内、香港指挥广州起义，清廷已要求英法当局及东南亚各国驱逐我出境，我不得已要去美国暂避一时。黄兴君尚未暴露，仍可留在香港观察国内的革命动向。革命形势看似低迷，但同志们决不能丧失信心。目前，宋教仁、蔡元培诸同志正在上海努力工作，长江流域各省的革命形势日益高涨，我并没有丧失信心，相信用不了两年，革命终将会在中华大地的某一个地方率先取得成功！”
无论如何，这一大批革命志士剑及履及，垂死的中国有了活气与光明。黄花岗起义一周年之后，孙中山先生为烈士们写下了这样的祭文：“寂寂黄花，离离宿草，出师未捷，埋恨千古。”过了十年，孙中山先生又在《黄花岗烈士事略》序言中写道：“……是役也，碧血横飞，浩气四塞，草木为之含悲，风云因之变色。全国久蛰之人心，乃大兴奋。怨愤所积，如怒涛排壑，不可遏抑，不半载而武昌大革命以成。”
