形势严峻，起义迫在眉睫。这时，井勿幕等同盟会领导人因赴渭北组织起义不在西安，革命党人钱鼎、张钫等人便商定十月二十二日晚起事，决定新军协司令部参军官兼二标一营管带张凤翙担任起义总指挥。
十月二十二日是星期天，又适逢农历九月初一，是新军发饷之日。上午领过饷后，各军营除留少数值日官外，其余的人大多离营外出。
护理陕西巡抚钱能训和驻陕八旗将军文瑞等人上午在咨议局开会后，由于当天恰巧有日蚀，陕西当局的官员会后即匆忙散去。
早饭后，革命党人张钫、朱叙五带领新军以去灞桥洗马为名，先后由西门进城，按原计划顺利到达东羊市军装局，革命党人党自新也率众由南门进城向军装局进发。
这时的军装局周围，已三五成群地聚集了数百名徒手士兵和哥老会弟兄。
正当张钫与事先联系好的军装局守军排长和库兵商议进军装局的路线时，警察数次前来查问。这时已是上午十时许，张钫见形势急迫，怕再出现变化，使整个起义计划毁于一旦，便当机立断，下令冲入军装局抢枪。枪抢到手后，立即装上刺刀，子弹上膛，很快就占领了军装局。
接着又打开咸宁县和长安县监狱，放出关押的囚犯，四处高呼：“举义反清，与汉人商民无关！”要求市民不要惊慌。
张凤翙听到枪声，率军队迅速经西门赶到军装局，一面组织兵力，设岗布防，防备清军来攻。一面通知起义新军，设临时指挥部于军装局，以便联络，统一行动。
其他各路起义军，亦迅速按计划占领了各个据点。钱鼎率部占领了藩台衙门和城内制高点之一的鼓楼。
张宝麟率部占领了陕西巡抚衙门南院门，万炳南率部占领了军事参议官衙门。
城内居民，见到新军起义，沸腾欢呼。有的给义军送吃送喝，有的在门口摆桌放茶，慰劳义军，还有的剪掉脑后的辫子，臂缠白布，参加起义。
省城内的回民，也给了起义军有力的支援。西安起义前夕，新军中哥老会首领张云山、马玉贵（回族）即委托回民中哥老会首领金启恒、白玉麟等人秘密组织回民军，准备起义。
西安起义爆发的当天，他们接到张云山、马玉贵的通知，立即起而响应。
在回民中有一定声望、曾任过管带（营长）的马文英，亦召集回民500余人，由西大街经木头市到达军装局。领取枪械子弹，奉命在回民区维持秩序，并积极投入了围攻满城的战斗。
由于起义军行动迅速，兼以广大市民群众的有力支援，十月二十二日，起义军仅用半日时间，就控制了城内满城以外的大部分地区。
满城是西安八旗军队及其眷属集中驻扎居住的地区，四周修有城墙以便防守。西安将军文瑞得到新军起义的消息后，立即从咨议局赶回满城，下令满城驻军紧闭城门，顽抗固守，与起义军隔城墙对峙。
二十三日拂晓，起义军按计划由西、南两面向满城进攻，满城内清军在城墙上拼死抵抗。上午九时许，清军骑兵百余人，企图夺占东城门城楼。接连冲击三次，均被起义军炮火击退，几乎被歼灭。
下午三时许，起义军侦察到大差市与小差市之间，有一段城墙早已倒塌，原地已修建民宅。张凤翙与刘世杰、马玉贵率部挖开民宅院墙，乘清军不防，冲了进去。
西面进攻的义军这时也攻下后宰门，又向北城门清军**库射击，引起**库爆炸，清军伤亡甚重，迅即瓦解。
起义军从南、西两面攻入满城后，天色已晚，为避免误伤，遂令各部义军就地待命。
二十四日黎明，起义军逐巷搜索，歼灭残敌，清军纷纷逃命。第二天，起义军传令，严禁杀戮，西安城内战事遂告平息。
起义成功后，革命军下令搜捕省城内清朝高级官吏。
满族将军文瑞在满城失守后投井自杀。
护理巡抚钱能训自杀未死，被革命军捕获。
按察使锡桐（满族）被捕后，自愿捐银二万两助饷，暂押后遣送出陕。
十月二十七日，陕西军**正式成立，推举张凤翙为大统领，钱鼎、万炳南为副大统领，