1906年至1911年期间，湖北成立了大量的革命小团体，有日知会、天锡会、安郡公益社、神州学社、军队同盟会、振武学社等。
当时在各地新军中推广的革命活动，最有成效的便是武汉革命党人，其中最大的革命团体便是文学社和共进会。文学社是由科学补习社、日知会、军队同盟会、振武学社等革命小团体演变而来，社长为蒋翊武。该社成立不久后就拥有会员约三千人。因不满同盟会总部只顾在华南边境发动起义，1907年秋，一些原籍长江中上游的同盟会员在日本东京发起成立了共进会。1908年10月，孙武、焦达峰等人回国，在汉口秘密设立机关并发展组织，1910年冬，便拥有会员两千余人。
1911年初，文学社和共进会的领袖进行了秘密会谈，商量起义事宜，确定文学社社长蒋翊[yì]武为革命军临时总司令，共进会孙武为参谋长，以文学社的机关为临时总司令部。在文学社和共进会的宣传教育下，1911年秋，一万七千多人的湖北新军中，有近三分之一都参加了革命组织，另外，武汉周边各县，革命党人还联络一批会党、农民、士兵和学生。
1911年5月9日，清政府宣布将在1903年推行“新政”时开始兴建的商办铁路收归国有，这些铁路是由招商局集商股成立的铁路公司所有，但清政府为了维护自己的统治，获取列强的支持，它与英、法、美、德四国银行团签订借款合同，将粤汉、川汉铁路出卖给列强。清政府这种行为引起了全国公愤，激起了大规模的反抗运动——保路运动。保路运动最先在湖南兴起，长沙、株洲等地相继爆发游行示威活动，随后保路风潮在湖北、广东、四川也蔓延开来，以四川最为激烈。6月17日，川汉铁路公司在成都召开铁路股东代表大会，会上确立“破约保路”的宗旨，并通电全国，斥责清政府的卖国行为。会后还派人到全省各地宣传，通知各州县成立分会，保路同志会很快发展到全川142个州县，在不到10天的时间内就有10万人成为会员。
保路运动的迅速发展迫使清政府不得不下令镇压，9月7日，四川总督赵尔丰诱捕了保路同志会的 领导人蒲殿俊、罗纶、颜楷、邓孝可、张澜等人，消息传出后，参与保路运动的数千名请愿的民众涌向督院街督署院内向总督请愿，但赵尔丰命军警开枪射击请愿民众，造成数十人死亡。“成都血案”爆发后，和平的保路运动开始转为武装斗争，成都附近的同志军开始围攻成都，其他各地的同志军也相继起义。清政府得知成都被围以及各地起义的消息后，在不到半个月的时间后调派端方从湖北带新军入川，并命令曾担任四川总督的岑春煊前往四川，协助赵尔丰办理剿抚事宜，同时，还从湖南、广东、陕西、甘肃、贵州、云南等省派兵前往四川增援。湖北新军被调入川，造成了武汉空虚，给武汉革命党人发动起义提供了机会。
大批湖北新军入川后，清军在湖北防御力减弱，湖北革命党人便决定利用这个机会，在武昌发动起义。1911年9月14日，文学社和共进会在同盟会的推动下建立统一的起义领导机关，并决定请同盟会领导人黄兴、宋教仁或谭人凤来主持起义大计。9月24日，起义领导机关举办联席会议，通过“人事草案”和“起义计划”，由文学社领导人蒋翊武为军事总指挥，共进会领导人孙武为参谋长，总理为刘公，刘尧澄、彭楚藩等人为军事筹备员，并决定于10月6日（农历中秋节）发动起义。同日，南湖炮队党人暴动未果，湖北当局有所察觉，遂下令收缴新军弹药，增加市面军警力量加紧盘查，并决定让新部队提前过中秋节，10月6日那天不放假。
9月28日，湖南党人焦达峰函告武昌起义指挥部，由于准备不足，希望将起义时间延迟至10月16日，且黄兴、宋教仁未能赶到武汉，指挥部遂决定起义时间延期至10月16日，在湖南、湖北两省同时发难。
10月9日，孙武等人在汉口俄租界配置炸药时不慎因其爆炸，机关暴露，革命党人名册、起义文稿、旗帜、符信等全被俄国巡捕查抄，革命党人刘同等六人也被抓捕并被引渡至湖北当局。同日，蒋翊武自岳州赶回武昌，在小朝街机关部下达起义命令，决定当夜十二点城内外各营同时起义，以南湖炮队炮声为号。但小朝街机关当日就被清军警破坏，刘复基、彭楚藩等八人被捕，蒋翊武逃出城外，当晚又有多处党人机关被破坏，杨洪胜等四十余人被捕。
10月10日，湖广总督瑞澄下令杀害刘复基、彭楚藩、杨洪胜三人，并且当日又有十余名革命党人被捕，湖北当局下令军营官兵一概不得出营，并晓谕党人自首。在失去了指挥机关后，革命党人依然决定在当晚发动起义，商定以枪声为号。当晚，武昌城外清军混成协辎重营党人燃火发难。城内新军工程第八营的党人鸣枪起事（辎重营和工程营发难先后顺序有争议），他们打死镇压起义的清军官兵，占领楚望台军械库。随后，城内外各标营党人集结楚望台，人数多达三千余人，原日知会员、队官吴兆麒被推举为临时总指挥。
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