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江、浙、镇、淞四都督齐声赞同，商议推徐绍桢为联军总司令。五个都督调兵遣将，开赴镇江集中。浙江派朱瑞为将率领三千人马，上海以洪承点为将率一千人马，淞沪以黎天才为将率六百人马，江苏以刘之洁为将率三千人马，加上镇江林述庆的三千人马以及徐绍桢的第九镇残部，兵力将及三万，号称江浙联军。陈其美将江南制造局的弹药源源不断运往镇江，沪上商界又捐款作为军费，沿途百姓箪食壶浆以劳联军。联军声威大震，群情激奋，杀奔南京。
陈其美此刻致信南京的江防军统领张勋，促其反正。张勋见信大怒，狠命将信撕成碎片，骂道：“何物陈其美，竟敢诱劝老子反清，老子对大清忠心耿耿，死也不反，誓要和反贼们血战到底！”
张勋当即与张人俊会商，电请内阁迅速拨款，增募新兵守城，欲以南京孤城，独抗五路民军。袁世凯回电对张勋等的忠义之心大加表彰，说：“东南半壁河山，悉赖诸公保全。”但却以财政困难为由，拒不拨款。
数天之后，江浙联军开到了南京城下，总司令徐绍桢集众将下令：命林述庆带所部由紫金山攻天宝城及太平门；命朱瑞带所部攻潮阳门；命刘之洁带所部攻雨花台及聚宝门，命黎天才带所部攻占长江沿岸的炮台据点，自己亲带第九镇攻占浦口，以防清军沿津浦路北窜。此刻的联军士气如虹，雄心如沸，按徐绍桢的军令，分头攻打而战。
这时候在湖北的汉阳，民军沿汉江布阵守候多日，不见清军大举进攻，心中焦躁起来。段祺瑞率领的第二军已开始陆续到达汉口了，清兵除兵员大增外，还增加了数套德国的架桥设备。黄兴心中忧虑，便招各将领会商，欲乘夜悄悄渡江，反攻汉口，出其不意于敌重挫。湘军协统王隆中极力支持，黄兴心喜，即下了反攻决心，命半夜时分在襄河琴断口处架设浮桥，并分左、中、右三路，乘夜渡河，大举反攻。
鄂军协统吴兆麟面有忧色，谏言说：“敌强我弱，敌众我寡，敌是训练有素的精兵，而我军新兵甚众，才刚刚学会打枪。此刻只宜坚守，实不易主动出击。”
黄兴怒道：“正因敌强我弱，敌众我寡才必须出奇制胜，坐等敌兵悉数涌至汉口，一切筹划妥当而来攻我，那与坐以待毙有何两样！”
吴兆麟强谏无果，不敢再言。黄兴于是下令黎明五时整，自率鄂军为中军，以湘军王隆中部、甘兴典部为左右翼，作正面进攻，命驻兵武昌的鄂军协统成炳荣部渡长江深入敌后，先乘虚进攻大智门车站冯国璋的司令部，得胜后从清军阵地后方猛攻，前后夹击，共灭清军。又命协统熊秉坤所部为预备队，视情况随时加入战斗。
半夜时分突然下起大雨来，寒冷异常。黄兴暗道：“天助我成功，方来这阵猛雨，料清军此刻定然于营内大睡。”黎明时分，浮桥架设完成，黄兴即率军冒雨渡浮桥掩至汉口，然后举火为号，命三路兵将分头向清军杀去。
中路鄂军在黄兴率领下取路王家墩向冯国璋的司令部攻了过去，左路在王隆中率领下向玉带门一带攻去，右路的湘军甘兴典部却驱之不动，众兵士受大雨浇淋，周身湿透，竟围在做进攻信号的火堆旁烤起火来。司令部的督战参谋甘绩熙等急得反复劝说，又拉又推，烤火的兵士才恋恋不舍离开火堆，挺枪冲向目标水电厂一带。
民军移动之时，清将冯国璋便已得到情报，忙命第四镇张敬尧部于王家墩布防，狙击民军。张敬尧冒雨带兵刚至目的地，民军便大举攻了过来，清军仓促应战，狼狈异常，张敬尧大声吆喝指挥着，清兵各借地形扒下架枪射击，强阻民军。双方鏖战至中午时分，清兵军心动摇，黄兴趁机舞枪大呼：“全军冲锋，夺了敌人的机关枪！”
中路军得令，抖擞精神，潮水般前冲。清军慌乱下后撤，三五挺机关枪也被民军夺了下来。清军退了三里多地，又在一处高地上布阵，欲凭地形扭转战局。
这时左路的王隆中部已攻入了玉带门一带，预备队熊秉坤部也加入战斗，协助右路甘兴典部攻入了水电厂，与清兵鏖战。
冯国璋在大智门火车站司令部，通讯兵随时报来前方战情。听说黄兴在军中带头冲杀，民军节节逼近，冯国璋惊道：“黄兴打仗，纯是不要命的硬拼，老子可不能就这样蛮干。”于是忙发电给袁世凯，欲要后撤。袁世凯却迟迟不予回电。
战斗持续到了下午时分，交战双方的兵士俱已疲困不堪，清兵在协统张敬尧等的催逼下，仍勉强抵抗着。民军方面的新兵却因未经训练、不耐久战，渐有兵士私逃后撤。黄兴率司令部中二十多名武职人员一面堵截私逃兵士，一面传令说：“再有一个钟头，成炳荣部将从清兵背后杀来，那时清兵腹背受敌，自然大乱。各营队官兵须顽强作战，共灭清兵。”
黄兴哪知担任敌后攻击的成炳荣部这时仍在武昌的兵营内待命，根本就未过江作战。当日成炳荣接了黄兴的军令后，想着渡江作战、生死难保，就招朋友古旧于驻地痛饮一番，以作告别，豪言壮语的痛饮之后，大醉不醒，直到次日天将黑时，才勉强睁开睡眼，心知误了战事，这才急忙下令乘船过江。
但此时汉口的民军已经在大败后退回汉阳了。原来战事持续，艰难异常，中路的鄂军新兵私逃得越来越多。黄兴嗔目大呼，怒恨如狂。便在这时，担任右侧侧攻的甘兴典部公然开始逃跑。甘兴典高声招呼士兵们，喊道：“大家齐退，先保住性命，逃至湖南岳州再集中。”
左翼的王隆中部正苦战不休，忽然飞来一颗子弹，击伤王隆中头部。众兵士见长官受伤，斗志立衰，马上扶了王隆中后撤，左右翼齐退，带得中路军也潮水般的退了下来，向汉阳方向狂奔。
黄兴见兵败如山倒，无力回天，只好嘶哑着嗓子，极力招呼各营队徐徐而退，可此刻乱军溃逃，人人惶急于色，争先抢后，黄兴的喊叫被急跑的脚步踩成碎片，谁也听不到。
民军抢到襄河岸边，踏上浮桥，挤挤撞撞向对岸的汉阳飞奔。北洋军趁机在后边乱枪齐射，民军伤亡惨重。黄兴随军逃过河来，见兵士损伤极多，不禁失声痛哭。
成炳荣部民军从汉口上岸时，清军已全部将正面进攻的民军赶过了襄河，接着浮桥被民军炸毁。成炳荣上岸后立刻被优势清军围住，苦战多时，损失兵员无数方得突围过江。
黄兴派司令部的参谋长杨玺章、参谋甘绩溪约束败退过江的民军守住襄河两岸，提防清军趁机反攻过河。军中将士怒气冲冲、心中不平，坚决要求对临阵脱逃的甘兴典、贻误军机的成炳荣以军法治罪。黄兴乃于次日召集各将领开会，宣布对甘兴典处以死刑，对成炳荣撤销协统职务。大小将领个个肃然。黄兴便重新布置汉阳的防守，严申军令，众将凛遵。
冯国璋打退民军的反攻后，便欲立时强攻汉阳。袁世凯却坚决不许。
此刻袁世凯组阁完毕，又施手段逼得摄政王载沣辞职回家，一应军政大权，全部握于手中，于是他满脸诚恳，向南方的革命党频频摇动橄榄枝，呼吁和平，通电说：“自三皇五帝一降，国人维仰圣贤英主出而救世，共和之制虽云超迈，然无君主国人则无信仰，无信仰则茫然无所适从，以神州之大、人民之广，众生茫无所从、散乱无序、各营其私，则神州虽大而力散，人民虽众而心乱，力散心乱，何以亿兆同志，复大国之雄风，故吾国之制以君主立宪为最宜。”
但革命党那愿意接受他的君主立宪，就是过去立宪派的人，如汤寿潜、孙洪伊、雷奋等人也觉得此刻显然不是搞君主立宪的时候了，因而已光复各省对袁世凯的建议一致拒绝，称不灭满情，决不和谈。
袁世凯大怒，骂道：“不知好歹的南蛮子，我老袁难道真就打不过你们了？等你们知道了袁某人的厉害，那时候不罢兵和谈，由得了你们吗！”于是下令冯国璋攻占汉阳。同时下令驻跸河南信阳的段祺瑞向汉口移动。
汉口的清兵知从市区过江攻占汉阳必有一番恶战，同时汤芗铭率领的水军也在汉江口发炮阻止清军渡江。冯国璋便命李纯带一协兵力绕到汉水上游的蔡甸，一边昼夜架桥，一边征民船准备偷渡。这时候段祺瑞部的第二军已全部到了汉口，陈兵汉江岸边，虎视眈眈。民军日夜监视段部官兵的动静，严阵以待，却不料李纯部竟轻易从蔡甸渡过了汉水。
蔡甸过江之处，据汉阳城有六十多里远近，李纯当即挥军向汉阳扑来。走了十多里，在三眼桥处却被防守此处的民军金兆龙部所阻。金兆龙所部只是二百多人的敢死队，见大队清兵开来，急得一面依据壕沟工事抵挡，一面派人飞一般到汉阳向黄兴报告敌情。李纯命机枪向金兆龙的阵地猛烈开火，然后组织大队冲锋。民军送信的人还未到汉阳，三眼桥的阵地就丢失了。
从三眼桥到汉阳，有一道天然屏障，美娘山、磨盘山、仙女山、扁担山诸山连成一线，横亘在汉阳的西北，过了这道屏障，汉阳便再无险可守了。黄兴欲固守汉阳，早在山上部署了两营兵力，挖好了壕沟工事固守，居高临下，以狙击清兵。
李纯带兵到了美娘诸山之下，命兵上山仰攻民军。清兵得令，持枪攀爬山崖，艰难上行。民军以逸待劳，待清兵过了山腰，这才在山顶瞄准开枪，弹无虚发，打得清兵或死或伤，纷纷坠崖。清兵连攻数次，死伤惨重，民军阵地巍然不动。
李纯怒极，电请冯国璋速命炮队应援，要以炮火摧毁山上的民军阵地。
黄兴此刻将司令部安顿在十里铺，得知清兵从蔡甸过江，已打过了三眼桥，心中紧张，忙命据守美娘诸山的张君辅、邓炳三两位管带拼死坚守，不许擅退，同时派人急请黎元洪再派民军驰援汉阳。
冯国璋接了李纯之电，即命协统张敬尧带所部往助李纯。张敬尧部有二十门管退炮，命中率高，威力极大，过江与李纯部汇合后，当即以炮火猛攻山上民军阵地，几轮炮攻之后，又命步兵攻山。步兵怯惧山险难攻。张敬尧就传令说：“冯大帅有令，攻上山的弟兄每人赏白银五十两！”
众兵士听说有赏银，精神大振，大声欢呼起来，然后摩拳擦掌，攀爬上山仰攻山头。一时漫山遍野尽是爬山的清兵。
民军的大多数工事已被炮火摧毁，此刻就扒伏山上，向下猛烈射击，驱赶清兵下山。清兵在射程之外停住。山下的火炮开始轰击山头，压住民军的火力，山腰的清兵这才重新直起腰，快速冲向硝烟弥漫的山顶。民军见大队清兵蜂拥而上，只好败走山下。
李纯、张敬尧安排好守山兵力，令大队人马下山休整。
天黑之后，民军从山的东南方完全退了下来，这时张振武带了一队援军从汉阳方向赶来，拦住下山的民军，喊道：“不许退走，趁天黑随我一起攻山！”于是两队又合力攻山，黎明时分，将失守的美娘诸山又一一夺回。
美娘诸山在四天之内，数易其手，战况惨烈之极。最后民军方面终因兵力单薄而放弃了攻山，退守十里铺。这个时候，民军中人尽知汉阳�