1911年春，經東山高等小學堂的老師推薦，毛澤東第一次來到省城長沙，考入駐省湘鄉中學。在這次離開家鄉時，他抄寫了一首詩贈給父親：
孩兒立誌出鄉關，學不成名誓不還。
埋骨豈須桑梓地，人生無處不青山。
毛澤東懷著極其興奮的心情來到了長沙。在駐省湘鄉中學，他一邊刻苦學習，一邊仍以極大的熱情關注著社會動態。
在這裏，他第一次看到了報紙——《民立報》，從此，讀報成了毛澤東終生的愛好。《民立報》是著名的同盟會會員宋教仁、於右任主編的。從這份報紙上，毛澤東了解到他來長沙後不久，4月27日在廣州由黃興領導的反對清政府的武裝起義的消息，讀到了這次起義中英勇殉難的七十二烈士的事跡。從這份報紙上，他還知道了孫中山這個人和同盟會的綱領，開始擁護孫中山等革命黨人。
他奮筆疾書，寫了一篇文章貼到了學校大門口的牆壁上。他提倡推翻腐朽的清王朝，組織新政府，立即把孫中山從日本召回來任政府總統，康有為為國務總理，梁啟超當外交部長——毛澤東第一次發表政見了。顯然，毛澤東的這個政見如他後來所言：“有些糊塗”。形勢已經在突飛猛進的發展，康有為、梁啟超等資產階級改良派，已經在封建頑固派的進攻下敗下陣來，逃遁的逃遁，轉向的轉向，代之而起的已是轟轟烈烈的資產階級革命派的龍騰虎躍。但是，毛澤東仍然沒有放棄對康、梁的欽佩，還不清楚孫中山和康梁的區別。他覺得，他們應該在維新的旗幟下聯合起來，共同反對清王朝的統治。
然而，資產階級革命派的形象，畢竟在他的頭腦中占了顯著的位置。隨著形勢的發展，他不但在思想上而且在行動上越來越站到革命派一邊了。
隨著革命風潮席卷全國，1911年5月，又爆發了轟轟烈烈的保路運動。清政府的賣國行徑，立即激起了全國人民的反抗怒潮。清政府“鐵路國有”的政策公布後，首先起來反抗的是湖南人民。5月14日，長沙舉行各階層人士參加的1萬多人的集會，要求清政府“收回成命”，否則，“立即集全力抵抗，無論釀成如何巨案，在所不顧。”16日，長沙、株洲的1萬多鐵路工人舉行示威遊行，倡議商人罷市，學生罷課，全省拒交租稅，以對抗清政府收回路權。6月以後，長沙和許多地方的學堂相繼罷課，學生紛紛各回原籍，沿途演說。商人也開始罷市。保路風潮，迅速在全省興起。
毛澤東所在的湘鄉駐省中學也沸騰起來。學校裏每天關著大門演說，好多同學慷慨激昂地主張革命。毛澤東也以極大熱情投入了這場鬥爭。
由湖南首先掀起的保路風潮，在更加迅猛地向前發展。湖北人民以更廣泛、更堅決的姿態投入到鬥爭中。8月，四川的保路同誌會發展為保路同誌軍，決定發動武裝鬥爭。9月25日，同盟會員吳玉章、王天傑等首先在榮縣建立革命政權。清廷嚇得一片混亂。
人民的盛大節日終於來臨了。1911年10月10日，震驚中外的武昌起義爆發。清脆的槍聲，劃破了黑暗的夜空。經過一晝夜的浴血奮戰，革命黨人占領了武昌城。11日，攻下漢陽。12日，攻占了漢口。武漢三鎮全部解放。
各地革命黨人紛紛舉起了義旗。最先響應的是湖南。革命黨到處活動，或策動新軍反正，或到各團體、學校鼓動反清。有一天，一個革命黨人得到校長的許可，到湘鄉駐省中學，作了一篇激動人心的演講。這位革命黨人激動地報告了武昌起義的經過，號召大家支援革命。毛澤東和同學們靜靜地聽著，整個會場裏鴉雀無聲。隨著一陣暴風雨般的掌聲，七八個同學當場站起來，熱烈地擁護革命黨人的演說，決心立即行動起來，打倒清政府，建立民國。
毛澤東聽了這個演說後，非常興奮。他感到，自己對這個革命，決不能袖手旁觀。四五天後，他決心到武昌參加革命軍，當兵打仗，為推翻腐朽的清王朝，貢獻一腔熱血。
毛澤東從同學那裏籌到了一些路費，又約好幾個朋友一同趕去武漢。聽說漢口的街道很濕，需要穿雨鞋，就決定到駐紮在城外的一個在軍隊裏幹事的朋友那裏借一雙。但是，半路上他被駐軍的衛兵攔住了。原來，長沙已經爆發了革命。
湖南起義勝利了。10月22日，也就是起義的當天晚上，湖南軍政府宣告成立。革命黨人焦達峰為都督，陳作新為副都督。長沙城裏一片歡樂的氣氛。
但是，革命沒有完，清政府還沒有推翻。新政府一麵派兵去援助武漢，一麵招募新兵。廣大群眾革命積極性十分高漲，三天之內，招募了6萬新兵。具有革命熱情的青年學生則成立了學生軍。毛澤東仍然誌願參加革命軍，因為清帝還沒有退位，他要為革命的勝利盡一份力。但他不喜歡學生軍，認為它的成份太複雜了。他願意參加正規軍，因為正規軍的士兵都是社會上的窮苦人出身。他願意和這些人戰鬥在一起。