湖北軍政府設軍令、參謀兩部，軍政多由參謀部主持。至於政務、交涉等事務，革命黨人因感無力承擔，提出願意讓湖北諮議局議長湯化龍擔任民政部長，主持有關工作。湯化龍原是立憲派首領，在立憲運動破產後對清政府感到絕望。他在11日推舉湖北軍政府都督的會議上表示讚成革命，“關於軍事，請諸位籌劃，兄弟無不盡力幫忙”。過了幾天，他便公布了一個冒稱同盟會東京本部草擬的《中華民國軍政府條例》，由都督兼總司令，改民政部為政事部，下設外交、內政、財政、司法、交通等七局，總攬政務。政事部由湯化龍任部長，下麵七個局的正副局長幾乎都是同他一樣的舊派人物。這個條例不久即被革命黨人否定，各局一律改為部，隻給湯化龍留下一個編製部長的閑職，其他各部都由革命黨人負責，湯化龍也因此棄職而去。但是首義的湖北軍政府，由新軍高級軍官、立憲派首領出麵主持，卻具有一種“示範”的作用，為後來響應革命的許多省份所效法。
首先響應武昌起義的是湖南和陝西兩省。10月22日，湖南革命黨人焦達峰、陳作新等發動會黨和新軍進攻長沙，巡撫餘誠格逃遁，起義軍推舉焦、陳為正、副都督，建立湖南軍政府。湖南起義後，不僅鞏固了湖北的後方，而且派遣軍隊支援了武漢抗擊清軍的戰鬥。同一天，陝西同盟會會員景梅九、井勿幕等聯絡會黨和新軍起義，護理巡撫錢能訓逃走，陝西軍政府在西安建立，原日知會會員、新軍隊官張鳳翽為都督。井勿幕率領起義軍渡河攻入山西，從側麵威脅南下的清軍，並切斷了清政府和西北地區的聯係。
10月23日，駐江西九江的新軍響應武昌起義，擁標統馬毓寶宣布獨立，成立九江軍政分府。九江獨立，解除了長江下遊清軍對武漢的威脅。31日，同盟會員蔡公時聯合南昌各界在諮議局開會，準備擁清朝巡撫馮汝騤宣布獨立，馮拒絕接受。蔡公時發動新軍起義，建立了江西軍政府。後來，由同盟會員李烈鈞任都督。
10月29日，山西新軍中的革命黨人發動起義，殺死巡撫陸鍾琦，組成山西軍政府，由新軍協統閻錫山任都督。
10月30日，雲南同盟會員李根源、羅佩金聯合新軍協統蔡鍔以及管帶唐繼堯等發動起義，組成雲南軍政府，蔡鍔為都督。
11月3日，上海的同盟會員張承槱等發動工人、防營和會黨起義，次日攻克江南製造總局，占領了上海，同盟會員陳其美被推舉為上海軍政府都督。
上海起義直接推動了浙江、江蘇的獨立。11月4日，浙江革命黨人在上海的支援下，聯合新軍和防營占領了杭州，立憲派首領湯壽潛出任浙江軍政府都督。上海起義的消息傳到蘇州，江蘇立憲派和紳商、官僚立即搶先一步，要求巡撫程德全宣布獨立。5月，江蘇軍政府成立，程德全搖身一變，由巡撫成為都督。
11月4日，貴州革命黨人發動新軍和陸軍學堂學生起義，占領貴陽，成立貴州軍政府，新軍教練官楊藎誠為都督。
11月5日，安徽同盟會員聯合團練發動起義，占領壽州，連克潁上、亳州等地。8日，立憲派勸說巡撫朱家寶宣布獨立，並推朱為都督。後來，起義軍內部發生武裝衝突，朱家寶感到形勢不穩，逃離安徽，同盟會員孫毓筠、柏文蔚先後任安徽軍政府都督。
11月6日，廣西諮議局議決與清政府脫離關係，推巡撫沈秉堃為都督。不久，前清軍提督陸榮廷發動兵變，攫取了都督職位。