他從悲憤欲絕中迅即振作起來，又籌備在中國中部武漢地區的起義。1911年10月10日武昌新軍暴動，他馬上馳奔武漢。起義軍都督府得知他抵 達，興奮地打出一麵大旗，上書“黃興到”，在城內外跑馬宣傳，鼓舞軍心。他被推為中華民國軍政府戰時總司令，在前線督師，冒著槍林彈雨，領導革命軍同清軍 展開了激戰。盡管迭次從漢口、漢陽退守，但是在幾十天的浴血保衛戰中，挫盡清朝軍隊的銳氣，促成湘、陝等10餘省相繼宣布獨立，從根本上瓦解了清王朝的統 治。正如中國同盟會一些元老所言：堅守漢陽，以促各省民軍之繼起，此關係民國之興亡尤巨，功不能不歸諸克強矣！

1911年12月1日抵上海。南京攻克後，眾人推他出任大元帥，赴南京組織中央政府，他堅辭不就，力主中國同盟會以孫中山為總理，內部應團結一 致。1912年1月1日中華民國臨時政府在南京成立，孫中山任臨時大總統，他任陸軍部總長、參謀總長、兵站總監，輔佐孫中山，實際上承擔著政府總理和軍事 統帥的職責，一身係民國之安危。辛亥革命勝利後，仍埋伏著許多危機，革命隊伍發生了大分化，袁世凱乘機篡奪了革命果實。1912年8月，中國同盟會改組為 國民黨，他任理事。1913年他目睹宋教仁被袁世凱暗殺的慘劇，開始看清袁世凱的本質。二次革命爆發，他任江蘇討袁軍總司令，失敗後與孫中山等亡命日本。 他不同意孫中山把國民黨改組為中華革命黨的意見，遂赴美國，進行革命宣傳，揭露袁世凱的專製獨裁，爭取海外對中國革命的支持。他派自己的兒子和秘書回國， 參加蔡鍔領導的護國討袁戰爭。

1916年7月，在各方電邀之下，他抵達上海，與孫中山重新取得一致立場和行動，團結國民黨員，建設中華民國。因長年累月為革命事業奔波，積勞 成疾，由胃潰瘍導致胃血管破裂，1916年10月31日逝世於上海，終年42歲。孫中山主持治喪活動，領銜發出《黃興逝世通告》，稱讚他是肇建民國的柱 石。北京政府褒揚他一生締造共和，功在國家，準予國葬。1917年4月15日，他的靈柩國葬於長沙嶽麓山上。孫中山說：“湖南老革命黨，最著名的有黃克 強。”章太炎撰聯讚其開創民主共和的偉大曆史功績：“無公則無民國，有史必有斯人。”他著述頗豐，後人輯有《黃興集》存世。