1911年9月成都血案发生后，同盟会员龙鸣剑、朱国琛、曹笃等发出“水电报”传警，华阳同盟会员、哥老会首领秦载赓，新津哥老会首领侯宝斋立即分别发檄起义。9月8日晨，秦载赓率同志军千余人进抵成都东门外，一面派人四出号召，一面发起进攻。9月10日，“四方应召者万余人”，在城郊琉璃厂一带与清军激战。11日，大队攻城未下，退至借田铺，设东路民团总机关。
与此同时，新津哥老会首领侯宝斋所率同志军和双流县同盟会员向迪璋部会合，在成都南郊红牌楼与清军激战，乘胜进逼成都城下。温江罗守经召集民军在草堂寺与巡防军作战。吴庆熙率千余人在文家场与清军激战。同盟会员、哥老会首领张捷先等领导的西路同志军，由郫县兵分五路向成都进军。以同盟会员蒋淳风为大队长的学生军五百余人担任西路军前卫，行至犀浦附近与清巡防军遭遇，激战数小时。蒋淳风壮烈牺牲，学生军大半阵亡。清军也伤亡惨重。成都血案发生后，一两日间，云集成都城下的同志军，“计西有温江、郫县、灌县，南有成都、华阳、双流、新津及邛州、蒲江、大邑等十余州县。一县之中，又分多起”，“每股均不下数千人或至万人”。威远、娥边、荣县等地同志军正兼程赶来增援。各处同志军在成都城外战斗，重创清军，并将各路电杆全部砍断，截阻驿递文报，使清军音讯中断，更设伏守险、扼东西要道，陷赵尔丰于孤城之中。
在成都城内，反动当局设“筹防处”，预防群众与同志军里应外合。但据赵尔丰称，“人心助乱，闻兵胜则怒，闻匪胜则喜”。赵尔丰成了瓮中之鳖，清廷在四川的反动统治岌岌可危。同志军猛攻成都，使清廷预感大祸临头，先是三令五申催端方率军兼程人川，又急调湘、陕、黔、滇等省军队援川，后又加派镇压四川义和团的刽子手岑春煊会同赵尔丰“剿抚兼施”。可是，赵尔丰被困省城，坐以待毙。岑春煊见势不妙，畏缩不前。端方趁机要价，欲夺大权。统治者之间矛盾重重，互相推诿。
同志军围攻成都10余天，有力地打击了反动统治者的气焰，大长了人民的威风。但由于缺乏统一的指挥，作战经验不足，加以武器简单陈旧，因此，未能攻下成都。遂转而分兵攻打各州县，把斗争的烈火燃遍全川。
四川同志军起义，促使清军内部发生分化。9月12日，清朝驻邛州巡防军第八营发生兵变。书记周鸿勋号召士兵160余人掉转枪口，杀死营官黄恩瀚，宣布起义，逼州官借饷，占据新津。清朝统治者大为震惊。周鸿勋部巡防营的武器装备优良，具有作战经验，他们参加同志军后成为骨干力量。邛州同志军斗争更为活跃，毁警察局，砍电线杆，支援围攻成都。各路同志军撤离成都后，9月26日，侯宝斋率南路同志军与周鸿勋在新津会师，队伍迅速发展到10万人，侯宝斋任川南全军统领，周鸿勋任副统领，大有震撼全蜀之势。9月30日，周鸿勋返回邛州，杀死邛州州官文德龙，打击地主豪绅。随后回新津参加新津保卫战。
新津地处成都西南要冲，襟山带河，三面环水，形势险要。同志军占据新津，上逼成都，下控川南，扼守雅安、西昌要道，为赵尔丰的心腹大患。10月1日，赵尔丰命新军十七镇统制朱庆澜，率陆军四营及马炮各队分两路向新津进攻。10月2日，清军窜至新津河东之旧县城。同志军与清军隔河对战，开始了新津保卫战。
新津同志军将船只集中西岸，沿河筑垒，据山扼守，四处设伏，狙击清军。又将上游都江堰决破，使岷江水涨，阻敌渡河。清军来犯，同志军用土炮轰击。并派兵乘舟潜渡，袭击清军侧背。10月10日，清军得船40只，在密集炮火的掩护下，拼死抢渡。同志军坚守河防，后因敌军炮火猛烈，退入城中，苦战3日后，被迫放弃新津，分路向外州县转移。10月19日，侯宝斋在进军途中，被叛徒刺死。周鸿勋率军回邛州，后与秦载赓会合，战斗在威远、自流井一带。1912年，周鸿勋被滇军杀害。
当同志军围攻成都时，赵尔丰急调护理川滇边务大臣傅华封所部边军（亦称西军）、第十七镇标统叶荃部陆军以及驻越南等地巡防军共一万余人，由傅华封节制，从泸定、宁远等地集结于清溪县，企图越大相岭，救援成都。为了阻截傅华封部清军，荥经、雅安等地同志军，在清溪、荥经间的著名天险大相岭，展开了英勇的大相岭狙击战。荥经同志军在9月10日起义后，派人去雅安约同志军首领罗子舟率军来荥经，阻击傅华封部清军。9月18日，罗子舟派刘殿臣率兵百余人，与荥经同志军会合，同清军激战于白马庙，揭开了大相岭狙击战的序幕。当天中午，罗子舟亲率大队赶到荥经，在荥经同志军的配合下，迫使城内清防军200余人投诚，获快枪200支。罗子舟称“川南同志军水陆都督”，布署大相岭防务，调集各乡团勇分扎要隘防堵。同志军在当地农民的协助下，坚守大关阵地，打退了清军多次冲锋。清军不得越大关一步。为解除大相岭战斗的后顾之忧，罗子舟回师，进攻雅州城。清巡防军千余人负隅顽抗，罗子舟部屡攻不克，围困雅安城一个多月，阵亡约两千人。10月29日，降弁王廷权等叛归傅华封，诱杀同志军将领谭载阳等人，纵火烧大关。大关失守，罗子舟被迫率部转战洪雅、嘉定等地。傅华封部虽以大量伤亡侥幸突破大相岭进到雅安，但立即落人同志军的包围之中，被同志军歼灭。
成都血案发生后，荣县同盟会员王天杰与刚从成都赶回的龙鸣剑策划起兵，参加围攻成都的战斗。王天杰以哥老会首领的名义，急命各场镇哥老会立即组织同志军，自备武器、钱、粮，在荣县双古场集中待命，训练3天后，两万多同志军在王天杰、龙鸣剑的率领下，手持大刀、长矛、土枪、毛瑟枪等武器向成都进军。行至仁寿，同清军展开遭遇战。旋与秦载赓部同志军会师，组成东部民军总部，秦载赓、王天杰被举为全军正副统领，龙鸣剑为参谋长；又会合井研民军和威远民军，再向成都进攻。民军与清军激战20余次。后因秦皇寺战斗失利，东路民军乃分兵攻取各州县。秦载赓领兵攻下仁寿等10余州县。11月19日，秦载赓在井研北门，被反动派杀害。
此前，王天杰率部回到荣县。荣县知县和郭慎知等土豪劣绅闻风而逃，同盟会员吴玉章向王天杰提议脱离清王朝，宣告独立，自理县政。9月25日，王天杰召集各界开会，由吴玉章发表演说，宣布荣县独立。荣县独立比武昌起义早10余日，是辛亥革命时期由同盟会员建立的第一个县政权。此后，荣县成为成都东南民军反清武装斗争的中心。四川各州县纷纷效法荣县，推翻清政权、实现独立的浪潮席卷全川。
在武昌起义前夕，四川各地同志军纷纷起义。赵尔丰奏称：“外县匪徒，纷纷继起，各股皆数千人，或万余人，虽分头派兵援剿，而匪多兵少，不易廓清。匪败则散居为民，兵去则聚集为匪，顾此失彼，疲于奔赴。”清朝统治者陷入了四川同志军和人民斗争的汪洋大海之中。
川西同志军起义后，大竹县同盟会员李绍伊率领“孝义会”群众数千人揭竿而起，占大竹县城，称同志军川东北都督，发布檄文，宣布驱逐鞑虏。随即分兵攻占垫江、邻水、广安、岳池、新宁、宣汉、通江、巴中、南江等地，“各县均自行推选官吏，宣布脱离清政府独立”。清朝在川东北地方的政权，大多数濒于瓦解。1913年，李绍伊被袁世凯在四川的爪牙胡景伊杀害，他领导的农民起义军遭到残酷镇压，凡曾参加“孝义会”者，几无一幸免。
西昌彝汉群众积极投身于张耀堂领导的起义。他们同汉族农民一道，杀贪官，灭洋人，斩西昌县令章庆，猛攻西昌城，沉重打击了清朝反动统治。在西昌彝汉群众起义的鼓舞下，德昌群众攻城逐官，捣毁外国教堂。会理彝、汉、西番族群众，进攻会理城，打死法国天主教司铎贾元贞，反清又“灭洋”。川西北藏族人民，在汶川土司索代赓率领下，集300余人到灌县参加同志军起义。转战郫县、崇宁等地，重创清军。土司索代兴率藏族起义军协同灌县同志军击退清军，进占威州，狙击松潘、理潘、懋功、汶川地区，使清王朝在川西北的统治土崩瓦解。清政府处于风雨飘摇之中。