張彪起初並不知道瑞澂出逃之事，還在城內望山門至保安門一線組織清軍抵抗起義。如今看到總督衙門陷入一片火海，喊殺聲隱約可見，知道大勢已去。淩晨時分，起義部隊完全占領了總督衙門，喊殺聲漸漸低沉下去。張彪又得知瑞澂臨陣脫逃，抵抗的意誌一下子喪失得精光。他收拾金銀細軟準備逃往漢口租界尋求保護。這時，輜重營管帶跑來報告：“我營沒有一個革命黨，統製請先到輜重營再行商議。”張彪就帶著部分殘軍，來到輜重營會合，之後不敢在城內久留，退走漢口劉家廟。他在劉家廟搜羅殘軍敗將，等候朝廷的增援。第八鎮的日本顧問寺西秀武，在戰亂中找到張彪，建議他帶領現有兵力潛到武昌大東門，偽裝投降，騙入諮議局，消滅革命黨人的指揮中心。如果這次冒險成功了，再上奏皇上自請處分，到時候朝廷必能將功抵過。失敗了，不過一死而已。張彪權衡後，覺得此舉風險太大，不敢采納，隻是在劉家廟修築工事，消極防守。淩晨兩點，新軍第八鎮司令部被起義部隊占領。
總督衙門被攻占後，起義部隊的主要目標就是藩署。藩署是湖北布政使衙門和銀庫所在地。之前夜裏，一股起義軍曾進攻此處。湖北布政使連甲率領若幹衛兵與武裝消防隊，在藩署南摟作困獸之鬥。起義軍的第一波進攻沒有得手。天明後，蔡濟民帶人來助攻。起義軍勢力大增，對藩署發動猛烈進攻。鳳凰山炮台也對藩署發炮。很快，連甲的衛兵及武裝消防隊作鳥獸散，藩署歸入革命軍的掌握。布政使連甲逃跑，趕緊找地方躲藏起來。藩署易手之時，30標第一營左隊隊官、滿人崇光率領本部兵馬闖入藩庫，企圖劫取現銀。結果，該隊被守庫的起義官兵擊潰。守庫士兵恪守紀律，麵對滿地的銀兩、銀元、紙幣，沒有私掠分文。經過清查，湖北省存款約4000萬元。這個數目是從張之洞到瑞澂曆任督撫積累的結果，在各省中遙遙領先。這筆巨款為日後湖北革命政府擴充軍隊、穩定市場，開展各項活動提供了充足的財政支持。
起義軍占領這幾個主要目標後，開始對其他軍政機關和沒有參加起義的部隊發動進攻。
起義如火如荼時，混成協41標始終平靜如水，沒有舉動。原來，起義發生時，第二十一混成協協統黎元洪就在41標，強力阻止官兵起義。47歲的黎元洪是湖北新軍的第二號人物，非常敬業，吃住都在軍營中。他在41標軍營中得知起義消息後，馬上召集本協將校集合開會。會上，黎元洪做出了兩項決策：第一，關閉所有還能控製的部隊的營門，收繳武器，禁止人員出入；第二，部隊遇到革命黨人進攻則還擊，革命黨人退去則不追擊，按兵不動，待天明再做計議。晚11時半，工程八營士兵周榮棠翻牆跳入大營，高喊革命已經成功，號召41標官兵一起去攻打總督衙門。黎元洪氣急敗壞，抽出佩刀，當場將高聲呼喊的周榮棠殺死。午夜時分，遠近炮火印紅了武昌的黑夜，越來越近的喊殺聲讓41標官兵心驚膽戰，很快在41標營地接連落下重炮。起義部隊對該標發動了進攻！黎元洪知道勝負已定，長歎一聲，下令打開軍營大門，允許軍官帶領士兵逃生。命令一出，早已喪失鬥誌或者傾心革命的官兵們都魚貫而出，前者一哄而散，後者歡呼著去尋找同誌。黎元洪夾雜在亂軍中，灰頭土臉地逃出營房。他不敢回家，就躲入參謀劉文吉家中。
當晚，總督府、藩署、官錢局、郵電局、各個城門、各類學校都被起義軍占領。各部沒有參與戰鬥的士兵，也都自動倒戈。中和門外陸軍中學堂約千名學生，全體荷槍入城，與倒戈的清軍一起到楚望台集合，聽候改編。這些部隊，長官都逃跑了，都由棚目帶隊，秩序良好。大約15000人的湖北新軍，除少數部隊因對清廷愚忠而在起義中被消滅外，成建製地轉變為了革命軍。