1910年同盟会发动了广州新军起义。自“辛丑条约”签订后，清政府以倡办“新政”的名义在中央设练兵处，各省设督练公所，改编军队，当时称之为“新军”。1905年计划在全国编练新军36镇（师），每镇包括步、马、工程、辎重等兵种，每镇12000多人，但至1911年只编成26镇。新军的成分大多是破产的劳苦民众和没有出路的小知识分子，针对这一情况，革命党人除靠会党举义外，更多的是采取打入新军的办法，通过参加新军或作新军士兵的思想工作，在新军中发展革命力量。
当时广州新军有三标（团），经过革命党人的工作，其中许多士兵是同盟会会员或支持同盟会，到1909年底新军中的同盟会会员已占八成，起义条件已基本成熟。于是同盟会在新军中的领导人倪映典和赵声就商定在1910年2月起义。不料在1月走漏了风声，新军长官协统便警戒起来，将标营中的子弹一律收缴到督练公所封存。起义只得延期。正当此时，2月9日二标中一新军战士因与警兵发生殴斗而引起新军暴动。随后，新军协统为防止二标中发生兵变，便将二标各营的枪械一律收缴。见此情景，一标新军群情激愤，纷纷酝酿暴动，革命党人倪映典见起义事不宜迟，于是在2月12日率领新军3000多人，将顽固军官营管带漆汝汉枪毙，竖起青天白日旗，宣布起义。当天，起义军和清水师提督李准所率巡防新军在广州城外展开激战，终因枪弹有限，倪映典中炮阵亡，革命军死伤和被捕300余人，起义失败。
1911年4月，同盟会再次发动广州起义。新军起义失败后，孙中山在海外华侨中募集10多万元经费，筹办军火，约集赵声、黄兴、胡汉民等人，鼓动革命党人再行举义。为准备充分，首先在香港建立了统筹部，黄兴和赵声任正副部长，负责筹备起义事宜。下设调度、交通、储备、编制、秘书、出纳、调查、总务等科，由专人负责。同时，派革命党人谭人凤赴湘、鄂，联络长江中游革命党响应，派方君瑛等往来桂林、香港之间，联络广西新军，派郑赞成联络浙、皖一带革命党人。在广州市内调集一批革命骨干，组成100多人的敢死队作为先锋。
4月8日黄兴在统筹部召集会议，决定起义分十路进攻，一举攻下广州，原订起义在4月13日发难，但因海外筹款和枪械未到，再加上革命党人温生才于4月8日忽将广州将军孚琦刺死，清军四出搜捕革命党，各要害部门戒备森严，起义只得延期。4月23日，黄兴到广州进行具体部署，这时各地敢死队已齐集广州，事不宜迟，于是决定27日发难。起义军准备分四路发起进攻，第一路由黄兴率部攻两广总督署，打掉敌之指挥所；第二路由姚雨平率部攻小北门，占飞来庙，以接应他处起义军，第三路由陈炯明率部攻巡警教练所，夺取枪械，第四路由胡毅生率部进攻并把守南大门，以阻截敌人。
4月27日下午5时30分，螺号忽起，黄兴率敢死队100多人分为两路，一路攻两广督署卫队，一路攻督署正门。队员们个个以白巾缠臂，手持枪械、炸弹飞奔督署，但督署并无防御，进入督署后，空无一人，知敌人有所准备。原来两广总督张鸣岐事先得知起义日期，早已逃匿。于是革命军焚烧督署后，又直奔东辕门，途中遇水师提督李准的卫队，双方展开激烈的枪战，革命党人林时爽冲锋在前中弹牺牲，黄兴左手受伤，断二指，但仍指挥作战，将所部一分为三：徐继扬率花县数十人出小北门，接应起义新军；川闽及南洋同志攻练公所，黄兴率方声洞、朱执信等十余人出南大门，往迎巡防营同志。黄兴等人奔至双门底，正遇从郊区顺德赶来的巡防营带队哨官温带雄，温此时已加入革命党，田准备借保卫之名前往水师行台擒获李准，而未带白袖章。温带雄见黄兴等十余人来，知是起义军，便高呼兄弟，而方声洞见其未带白袖章，误以为是敌军便先行开枪，将温击毙，巡防营仓猝还击，又将方声洞击毙。因部署不周，发生误会，造成了不应有的损失。
此后黄兴仍率领队伍奋力冲杀，直到最后剩下他一个人，才避入一家小店，逃到广州河南女同志徐宗汉家，由她看护，而后他俩便因此而结为夫妇。这是后话。起义军除黄兴所率第一路军而外，另外三路军的情况则完全不同。第二路军首领姚雨平假称有枪而无子弹，根本没有出动；第三、四路军首领陈炯明和胡毅生见形势不妙，临阵逃脱。这样使黄兴所率一部孤军奋战，再加上敌人有所准备。所以导致起义最终失败。
28日晨，赵声和胡汉民率300人来援，知起义军已失败，便折回香港。最后，黄兴带伤几经曲折，也返回香港。此次广州起义先后牺牲80多人，后收敛尸骸共72具，葬于黄花岗，因此这次起义又称黄花岗起义或黄花岗之役。黄花岗72烈士中有许多革命精英，如林觉民、喻培伦、方声洞、林时爽等。
林觉民字意洞，福建闽县人，为寻求革命真理和救国道路，1907年他辞别娇妻稚子，去日本求学，先攻日文，后哲学，精通日、英、德三国文字，写得一手好文章。在日本加入同盟会，看到同盟会多次起义失败，许多同志失声痛哭，林觉民拍案而起，说：“中国危殆至此，男儿死耳，奈何效新亭对泣耶？吾辈既以壮士自许，当仗剑而起，解决根本问题，则累卵之危，庶可挽救。嗟乎！凡有血气，宁忍坐视第二次亡国之惨状哉！”此次广州起义，他便在黄兴所宰第一路敢死队中，在起义前三天，他知道革命必须付出鲜血和生命的代价，便抱定不成功则成仁的信念，挑灯抒怀，分别给父亲和妻子写了绝笔书。
在给父亲的绝笔书中，他写道：“儿死矣，惟累大人吃苦，弟妹缺衣食耳，然大有补于全国同胞也。”
给妻子的信，婉转千言，既情真意切，又大义凛然：“吾今以此书与汝永别矣！吾作此书时，尚是世中一人，汝看此书时，吾已成阴间一鬼。”“仁者‘老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼’。吾充吾爱汝之心，助天下人爱其所爱，所以敢先汝而死，不顾汝也。”“于啼泣之余，亦以天下人为念，当亦乐牺牲吾身与汝身之福利，为天下人谋永福也。”“吾今死无余憾，国事成不成自有同志者在。依新已五岁，转眼成人，汝其善抚之，使之肖我。汝腹中之物，吾疑其女也，女必象汝，吾心甚慰。或又是男，则亦教其以父志为志，则我死后，尚有二意洞在也，甚幸，甚幸！”真乃血泪文字！两封信写好后，第二天林觉民将它交给朋友转致亲人。
4月27日进攻督署时，林觉民随黄兴冲锋在前，在与敌人激烈的巷战中，他击毙许多敌人，当打完最后一颗子弹与敌人肉搏时被俘。两广总督张鸣岐亲自在水师提督大堂提审林觉民，他毫无惧色，视死如归，慷慨激昂，申明大义，把审判变成了宣传革命的讲坛，以致面前荷枪实弹的敌人也不能不为之动色。就连反动头子张鸣岐也不得不承认，林觉民“面貌如玉，肝肠如铁，心地光明如雪，真算得奇男子”。林觉民就义时年仅25岁，他的绝笔书写在一块白色方巾上，今存于中国革命博物馆展览大厅，供后人瞻仰，继承遗志。此书已被选入我国中学课文，为我国人民所熟知。
喻培伦字云纪，四川内江人，1905年赴日本留学，先学工，后学医。他利用学医的一些方便条件研制炸弹，有一次研制中不慎引起爆炸，炸掉三个手指。经反复试验，终于研制出一种便于引爆的烈性炸弹，同志们都将他称为“炸弹大王”，他曾回国暗杀两江总督端方和摄政王载沣，两次均已埋好炸弹，但因故未能成功。
广州起义，他专门负责为起义军供应炸弹，他不顾危险，夜以继日地率领同志们赶制炸弹，仅两天多就制出300多枚。在4月27日的起义中，他胸前挂着一筐炸弹，勇猛冲在前面投掷炸弹，为同志们开路。在进攻督署时，他从后面进攻督署，最先炸开督署高墙，未等浓烟消散便冲了进去，火烧督署后，又与敌人展开激烈的巷战，在投完最后一颗炸弹时，他身负重伤，不幸被捕。就义时，他面对敌人枪口，面无惧色，大义凛然，高呼：“学说是杀不了的！革命尤其杀不了！”时年也仅25岁。辛亥革命后，中华民国临时政府追赠他为大将军。
这两次广州起义虽然都失败了，但意义巨大，影响深远，尤其是黄花岗之役，许多革命精英的鲜血和他们的英雄气概震撼了全中国，把全国人民的斗志推向了高峰，成为全国革命爆发的前奏。
