原来在武昌起义发动之次日，也就是10月11日，宋教仁即电邀黄兴尽早赶赴武汉，共商进行之道。12日，湖北军政府电促黄兴、宋教仁、居正来鄂参赞戎机，并请转电孙中山先生启程回国，主持大计。
本来，早在1911年9月24日，文学社、共进会在武昌举行联合会议，商量起义之动员计划。同时，中部同盟会电邀黄兴、宋教仁、谭人凤速到汉口主持大计。当时黄兴还在香港，他认为，须推迟至10月初，待各省声气打通，同时起义最佳。
10月17日，黄兴离开香港取海道北上，赶往武昌前线，来前数日，到处拍发电报布置安排，筹集款项，并采购武器、炸药。23日，从上海启程赴武昌。当时上海清军已是惊弓之鸟，查禁很严，口岸搜缉通行极难。于是由女医生张竹君组成红十字救伤队，开往武汉服务，黄兴化装混在其中，黄太太扮作护士，同去者还有宋教仁、陈果夫、朱家骅、马伯援等。到九江时，见原清军湖口炮台已树白旗，于是不惜公开身份。黄兴在船上向百余同志说，我们已到自己地带！众人向着岸上欢呼不止。
五天后黄兴抵达武昌，即与黎元洪会商作战事宜。黎氏孤单怕事，黄兴到来，不啻一剂强心针，打在他身上，陡然来劲儿了。他兴致不错，下令赶做一面专用旗帜，上书：黄兴到。遣人在城内和阵地边沿四处巡游，各处则燃放鞭炮以示欢迎。
黎元洪派吴兆麟、杨玺章、蔡幼香、徐达明四人，作为黄兴的助理随他前往汉口视察。此时，清军和民军正在歆生路附近拉起阵势，互相发炮轰击，但都未曾发起冲锋，而是各据阵地不进不退。下午回武昌，被推为战时总司令，节制所有民军及各省援军。晚上又渡江到汉口，设立总司令办公处。
黄兴到来时，军民各方面都较为欣慰，以为黄公乃长期革命党的领袖，办法必多。黎都督在阅马厂筑坛，拜黄为总司令，黄足着草鞋，腰悬水壶，受任后即趋赴汉阳督战。
黄兴办公处设在满春茶园，随即展开四昼夜的血战，敌方系冯国璋直属部队。次日早晨，黄兴在火线命令徐国瑞、郭秉坤率队攻打歆生路一线，熊秉坤率领第十一标向桥口进攻。徐部旗开得胜，夺回前此丢失的山炮四尊，子弹几十箱。熊部在面粉厂附近的铁路外沿和清军遭遇，敌人隐于松林射击，易守难攻。熊部军官阵亡数名，士兵进攻不力，战况转消沉。
黄兴到武昌第三天，抽身往都督府前面的广场，向湖北陆军第三中学和南京来的陆军第四中学学生发表演讲，第四中学来者有陈果夫、蒋光鼐等数十人。他讲话时声如洪钟，态度自若，当时的听众周武彝回忆说：“黄兴在讲话回礼时，右手仅有三个手指，大家均感奇怪。那时并不知道他在黄花岗起义中打伤两指，后在香港动手术截掉了。”
起义军这边打得辛苦极了。陈果夫当时在南京读陆军中学，他和同学辗转抵达武汉，恰值冯国璋率军攻击汉口。陈果夫一到汉口，即到起义军军务部找到部长孙武，申领工作。孙武以为，汉口眼看就要丢失，汉阳则必须守住，便要求他们前往汉阳。学生们血气方刚，表示为赴难而来，任何危险的地方都可以去。到达汉阳民军司令部，陈果夫被安排到炮兵排当士兵。
一天晚上，陈果夫和众士兵搬运子弹到黑山，回程不停摇动铁道上的手摇车，精疲力竭，几乎昏倒。
不久，黄兴发现陈果夫只是一名士兵，将其调入汉阳府军政科，专管招训新军。陈果夫竭力在民众中宣传保卫汉阳的重要性，动员群众踊跃参军作战。宣传效果不错，市民和郊县农民多有响应，居然编练成一支近千人的城防营，紧急训练后，即投入战斗。
28日后，黄兴渡江，战况在拉锯中。黄兴指挥部队攻击桥口清军前队。
打至10月的最后一天，清军入街，巷战两天，冯国璋部发动大型攻击，汉口失守。起义军放弃汉口。陆军中学的学生士官等均受命退守设在汉阳兵工厂的民军司令部。
