宣统三年（1911）10月10日武昌起义成功后，各省纷纷相应，宣告独立。广东革命党人也迅速行动，但由于三二九之役中革命力量损失惨重，加之广东统治当局加强了镇压和防范，受革命影响颇深的新军被解散，广州革命力量大为削弱。有鉴于此，同盟会南方支部决定，先组织民军在广州外府州县发动起义，然后夺取广州。10月29日，决定由朱执信、胡汉民负责广州起义，广州以外地区兵分四路，由陈炯明、徐维扬、苏慎初、姚雨平分别负责东江、北江、西江和潮汕地区。到11月上旬，以人民群众为主体的民军，已对广州形成包围之势。

广州城内，对广东政局有重大影响的士绅巨贾，见清政府已成土崩瓦解之势，开始策划广东“自保”。当时在广州的同盟会会员，出于各种利害关系的考虑，支持绅商的行动。潘达微、邓慕韩等乘机通过大绅商、清乡总办江孔殷，游说粤督张鸣岐缓和对革命党的态度。10月25日，省城各绅、商、报界团体在文澜书院集会，讨论应对时局办法，清乡总办江孔殷提出“联省自治”主张，粤商自治会代表陈惠普、谭民三则表示反对。29日又在爱育善堂集会，拟出了“和平独立”、“承认共和”的方案。同日下午，在文澜书院继续开会，书院门口竖起写有“广东独立”的大旗。民众上街游行，高呼“独立万岁”。各铺户悬旗张灯，燃放鞭炮庆贺。晚上，张鸣岐因闻清军在汉口获胜消息，遂变卦转而反对独立，派人将旗灯扯下，并贴出告示，表示从严惩办主张独立共和者。张鸣岐出尔反尔，引起各界反对，翌日，全城罢市，以示抗议，省城局面动荡。

张鸣岐原本企图作垂死挣扎，收编新军近万人，编列为第二十五镇，任命龙济光为镇统，但征兵工作困难重重，凑不够一镇兵力，龙济光因此不肯到职。水师提督李准曾被革命党人林冠慈炸伤，心有余悸，不敢与革命党人为敌，且受到张鸣岐排挤，便与香港革命党人联系，表示愿意反正。11月4日，胡汉民致函李准，提出亲书降表、逐张（鸣岐）迫龙（济光）、欢迎民军、交出所辖武装等四项要求，李准均予接受。张鸣岐失去了武力后盾，陷于孤立，而此时民军已对广州形成包围。张鸣岐见大势已去，不得不承认“和平独立”方案。11月8日，省城各团体在总商会开会，张鸣岐派代表胡鸣盘参加，并以“两广督院”名义，贴出最后一张安民告示，宣告广东于次日宣布独立。会议推举张鸣岐为都督，龙济光为副都督。但民众强烈反对，民军明确地将“反对张鸣岐”列为第一宗旨，香港报界又发表反对张鸣岐、龙济光、李准执行军政大权的声明，张、龙不敢就职，张并于9日黎明逃往沙面英领事馆，搭英兵轮逃往香港。

宣统三年（1911）11月9日上午，省城各团体在咨议局开会，议定欢迎民党组织共和政府及临时机关、宣布独立、通电各省及各国、调新军回省、练民团、释放罪囚等10项决议，并改推胡汉民为都督，胡抵达广州前，由蒋尊簋为临时都督。随即由邓慕韩宣布独立，升起青天白日满地红旗，举行独立典礼。水师提督李准宣布反正，下令炮台、兵船皆升民国军旗，鸣炮志贺。中午12时，长堤水师公所高悬中华民国国旗、军旗，各衙署、局所及城厢内外各商店均挂国旗，有的贴出“中华民国万岁”、“新汉万岁”、“民国军万岁”等标语。市民纷纷剪去发辨。

广州光复，标志着清政府在广州地区的统治从此结束。此后半月内，广东省内各地先后光复。