孙中山先生领导的同盟会虽然发动多次革命起义未获成功，可是革命组织却像雨后春笋一样滋长于武汉。革命组织有的是属于同盟会的，如日知会；有的是和同盟会有联系，如其进会、群治学社、振武学社、文学社、共和会等。
日知会的重要分子有：刘家道、朱子龙、刘静庵、王汉、陈栋、李亚东、胡瑛、梁钟汉、李良轩、张难先等。负责联络湘鄂会党，把他们介绍到湖北的新军，是由湖瑛担任。胡瑛原名宗琬，是湖南桃源人，长沙经正学堂出身，早年是个敢作敢为的革命志士，曾和吴樾同谋炸出国考察宪政的五大臣；后来在东京最早参加同盟会；又曾在京汉线跟踪铁良，想把他刺死。他说话时颇像念台词，如：“你从哪道而来”，“老夫自有道理”。口音像桃源话，又像湖北话，又像四川话。日知会的本部设在汉口圣公会，后来被清廷破获，重要会员全部被捕，仅李亚东、张难先越狱逃脱。胡瑛在狱中神通广大，竟能说服狱卒供他差遣，和革命党人继续联络，把革命工作报告在上海的黄兴和陈其美。
共进会是同盟会的外围组织，创办人有张百祥、余晋域、焦达峰、刘公、刘英、孙武、居正、吴慈祥等。以两湖为革命活动中心，会费由刘公担任。辛亥起义时本应推刘公为鄂军都督，因找不到他，才临时抬出黎元洪。孙武因名字和孙文相近，大家讹传他是孙文之弟：“孙文的兄弟都来了，我们快点参加革命。”新军就是这样踊跃参加的。焦达峰是湖南光复后的第一任都督。
群治学社以新军和文化人为基干，光绪三十四年（1908年）十一月廿日在武昌小东门外金台茶馆成立，创办人为杨王鹏、唐牺支、潘康时、蔡大辅、李挹良、蒋翊武、刘尧澂、何海鸣、詹大悲、林兆栋、邓玉麟等，以汉口《商务报》为宣传机关，后来《商务报》因反对粤汉铁路借款被封，群治学社亦被破坏。
振武学社是群治学社蜕变的，社长为杨王鹏，吸收的干部多为湖北新军，其组织在各清军中颇有基础，如湖北新军廿九标、卅标、卅一标、卅二标、四十一标、四十二标、马队、炮队、工兵营、辎重营、陆军中学堂、陆军测绘学生均有参加。
文学社又是振武学社的后身，由蒋翊武任社长，詹大悲在汉口办《大江报》，胡瑛亦在狱中参加。武昌起义，文学社的贡献很大，功不可没。
共和会是湖北青年在北方的一个组织，原名断发会，后组成共和会，发起人是湖鄂公、熊得山、钱铁如、覃秉清、邱寿林等。胡鄂公后来回到武昌成立共和会武昌支部，然后再去京沪，待他第二次回武昌时，正是辛亥年八月十九日（10月10日）武昌起义那一天。
武汉起义在革命党人的策划下，本来是有计划有步骤的，他们先组织各种革命团体，然后在各新军内发展组织，吸收干部，最后且制定起义时的军事部署，比起以前各次起义，算是最有安排了。怎知起义是功成了，但却完全没有按照事前的计划进行，也就是说一切预定的计划还未开始就被清地方当局全部破获。
原来革命党人初定辛亥年八月中秋发难，因黄兴、宋教仁、居正未能如期由上海赶来，乃改期八月十八日午夜十二时，不料这天下午，孙武在汉口租界宝善里试验炸弹，爆炸负伤，被俄警入屋搜查，革命文告、名册、弹药、印信、旗帜、符号悉被搜出。晚间武昌小朝街革命机关张廷辅家亦被搜查，彭楚藩、杨宏胜、刘尧澂（复基）、蒋翊武等被捕。彭、杨、刘三烈士遇害，蒋翊武机警得以逃脱。武汉因之宣布特别戒严，党人纷纷走散，彼此消息不通，预定十八日起义遂不果。
天下事往往种了因就会结果，由于武汉新军内秘密参加革命组织的干部很多，自湖广总督瑞澂对革命党人大加整肃后，军心皇皇，极为不稳，流言传闻，草木皆兵。过了一天，到八月十九日，整个武汉的新军已接近爆炸的程度，这时候武昌城内共有步队三营，工程队一营，旗兵三营，督署教练队一营，巡防营数营，兵力不可谓薄弱，无如人心思汉，清运将终。当瑞澂接替张之洞为湖广总督时，一抵任所就问第八镇统制张彪：“老实说，你部队中究竟有多少革命党？”张彪也很老实地回答说：“不敢瞒大帅，大约有三分之一”。
八月十九日晚七时，工程第八营副班长金兆龙和兵士程定国正在擦枪装弹，工程营后队第二排排长陶启胜忽然跑到金、程二人面前大声叱责说：“你们想造反吗？”金反唇说：“老子造反你要怎样？”陶大怒说：“你敢犯上，这还了得，来人把他们抓了。”于是二人互相扭作一团，程定国乃自陶背后用枪托向陶头上狠狠敲击一下，立时头破血流，程再向陶射了一枪，这一枪就是武昌起义、推翻清朝的第一声枪声。陶负伤下楼逃走，由于这一枪使得全队动摇的军心火上加油，大家争说“起义了！”班长熊秉坤立即集合营中革命志士开始行动，工程营代理营长阮荣发、右队队官黄坤荣、司务长张文涛拔刀阻止，程定国连发两枪，击毙了黄、张，阮亦被杀。众志士即将营内子弹搬取而空，一哄出营，径奔楚望台军械所。这一支首义部队不过三百人，到楚望台时已有志士在内响应，所以未发一弹就加以占领。这时群龙无主，没有领导的人，于是大家推举工程营左队队官吴兆麟为起义的革命总指挥。吴乃在楚望台西南凹地集合全体志士，确定军事行动。