在当时看来，令北洋军攻下汉阳是最好的办法，因为南下的北洋军此刻已做好充分的攻击准备，拿下汉阳并非难事；更重要的是，武汉不仅是革命首义之地，当时更是革命阵营的中心所在地，攻克汉阳乃至拿下武汉三镇，不失为战略上的攻心之术。
首先发动汉阳之战的并非是北洋军而是黄兴指挥的革命军。10月28日，黄兴与宋教仁等由上海抵达武昌，但仅过了五天，汉口即被北洋军攻破。为鼓舞革命军士气，黎元洪特意为黄兴筑坛拜将，而在之后的半个月里，黄兴整军备武，其间更有湖南援军开到，革命军士气一时大增。11月17日，黄兴亲率革命军反攻汉口，尽管一度迫使敌军后撤，但战场终究要靠实力说话，北洋军虽然猝不及防，但毕竟是训练有年的正规部队，因而很快稳住阵脚并转入反攻。
在北洋军的猛烈炮火下，革命军疯狂后退，溃不成军，督战的革命军总指挥黄兴拔刀大吼：“不许后退，大家向前冲！”但兵败似山倒，黄兴的命令丝毫不起作用。11月26日，湖南援军自行撤退，返回湖南，而残存的湖北革命军也都纷纷乘船渡江到武昌。大败之后，黄兴心念俱焚，过江时甚至欲自沉长江求死，所幸被随行在侧的革命党人田桐拉住，这才没有随大江滚滚东去。
黄兴初来武汉时意气风发，汉阳败北后方知势不可为。在之后的军事会议上，他提议仿当年太平军放弃武昌之例，湘鄂两军顺江而下攻打南京。黄兴的提议遭到了湖北革命人士的强烈反对甚至人身攻击，会议不欢而散。11月28日，黄兴悄然离鄂往沪，这时离他来到武昌时正好一个月。
刚刚树起来的“革命总指挥”悄没声息地走了，坐镇武汉的黎元洪麻烦可就大了。抬头望去，北洋军在龟山上架起大炮，武昌都督府此刻已在射击范围之内。对手那边，尽管袁世凯已下令停战，但北洋军前线总指挥冯国璋在大胜之下，兴奋劲儿还没有过，他竟然违抗袁世凯的命令继续炮轰武昌，革命形势一度变得极为紧张。
北洋军炮击之下，军政府大楼一度起火，武昌城内人心惶惶，各色人等纷纷向城外避难，机关人员亦开始逃散。挨到黄昏时分，黎元洪也带着洋文秘书胡朝宗，背着都督的大印，由邝汉卿带卫队一排护送，从大东门向葛店奔去。
好在北洋军攻下汉阳后，便不再展开成规模的战事攻击，黎元洪的“逃跑”计划也就此打住。袁世凯此时非常清楚，只要革命军锐气被折杀，双方重返谈判桌势所必然。更何况英国驻华公使朱尔典也有意调停，以促成他与黎元洪停战议和。
