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進入1910年，中國的時局更為動蕩，清廷的控製能力日漸衰微，而革命黨人也加緊了對各地武裝力量的滲透與拉攏。
宣統元年十二月十九日黃興抵達香港，主持起事大計。為保證起義的勝利，除倪映典加緊在新軍中開展工作外，又命姚雨平、張碌村運動省會附近之巡防營，朱執信、胡毅生聯絡番禹、南海、順德之民軍。二十六日倪映典再到香港向南方支部報告工作，共同商定於農曆元宵節前後發動起義。
不料這時廣州發生了意外事件：三十日中午，二標二營士兵胡英元原先在城隍廟前繡文齋定刻圖章、名片，托同營士兵華宸忠代取，因為爭論價格，發生口角，老城第一局警察上前幹涉，以至動武互毆，後警察拘押了8名新軍士兵。消息傳到軍營，兵士怒不可遏，百餘人持械包圍了警署，索回被押士兵。當晚，倪映典知事態嚴重，即赴港向南方支部報告，要求提前發難，經商議決定正月初六舉義。但倪離廣州後，新軍處於群龍無首的自發狀態，被押士兵回營後大講警察如何蠻橫無理，淩辱新軍弟兄等情事。黨人士兵聞言大憤，於宣統二年正月初一自動攜械入城，逢警察即打，並搗毀幾處警署。粵督袁樹勳聞訊，立令教練處長吳晉、新軍協統張培爵彈壓。當日張率憲兵至二標，集合兵士訓話，暗中派憲兵會同官長將二標各營的槍機拆卸、子彈收檢，從後門運至城內；為防止事變，下令初二不放假，禁士兵外出。一標及炮營黨人得知二標槍機、子彈被繳消息，十分憤怒。已知不放假的一標士兵於初二晨紛紛奪門而出，往協司令部、軍械房、講武堂等處取槍械及子彈，準備立即起義。
初三從香港趕回的倪映典發現新軍士兵已紛紛做好了戰鬥準備，群情憤激，難以抑製，於是當機立斷，率炮兵第一營首先起義，接著步兵、輜重、工程各營士兵紛起響應，共集合3000人；公推倪映典為總司令。倪與義軍對天宣誓：“願為革命戰死”，隨即分三路向廣州城推進。主力抵達牛王廟時，消防營統領吳宗禹已率所部三營在此扼守，居高臨下，發炮轟擊，起義軍傷亡頗重。這時，巡防營幫帶童常標、管帶李景濂等人到陣地前，傳呼請見。倪與童是安徽同鄉，而李又曾加入同盟會，倪以為他們是來約自己磋商反正問題的，遂釋然不疑，獨自一人入清營。當倪從清營回本陣地時，清軍突然開槍，當即被擊斃。倪犧牲後，義軍失去了領袖，造成很大混亂，但餘下的部隊仍堅持戰鬥至深夜，後因“子彈罄竭，無法抵禦”，終至潰散。次日清軍四出搜剿，義兵被俘百餘人。這就是當時轟動一時的“廣州新軍起義”。