月11日上午，取得胜利的革命党人，陆续赶到湖北省谘议局，筹商组织军政府。本来文学社、共进会领导人在武昌起义前即曾多次议及推举黎元洪任起义胜利后的军政府都督问题。由于自身政治上的软弱和幼稚，认识不到政权问题的重要性，对选择首义都督缺乏明确的政治标准，存在英雄史观和地域观念。他们认为黎乃"鄂中名将"，由他出任都督，一可以慑服清廷，号召天下，增加革命军的声威；二可以号召部属附和革命；第三，革命党人容易与他合作，革命必易成功。当时"众议虽无任何决定，然亦无人反对"。武昌光复后，革命派的主要领导人都不在武昌，起义的具体组织者又均感资望太浅，不足以担当重任，于是这些与会的党人首先决定请省谘议局正副议长和驻会议员前来开会商讨。会上，先有人提议推举谘议局议长汤化龙出任都督，被汤婉言谢绝。接着，有的党人提议推举黎元洪为都督，获绝大多数赞同，遂决定派党人蔡济民、谘议局议员刘赓藻为代表前往寻迎。
黎元洪，字宋卿，湖北黄陂人。20岁人天津北洋水师学堂，卒业后到北洋海军供职。甲午战后，转投张之洞自强军，得张之洞赏识，在湖北参与训练新军事宜，先后三次被派往日本考察军事。1906年夏，黎任二十一混成协统领。在新军中，他以"军务娴熟"、为人"厚重"著称。湖北保路运动兴起后，黎以军界代表资格签名参加铁路协会，在进步分子里赢得了好感。1911年10月10日夜，工程八营起义后，他坐镇第四十一标第三营，阻止士兵响应；该营共进会员邓玉溪夺门欲出，党人周荣棠前来约三营会攻督署，均先后遭黎杀害。后见形势不妙，黎遂离营逃至参谋刘文吉家，随即转至黄土坡三营管带谢国超家。在革命军攻克督署后不久，担任巡查的党人马荣、程正瀛从为黎搬运行李的伙夫口中得知了黎的下落，吴兆麟即命马、程二人带领一排革命军到黄土坡谢家，将黎元洪请出，拥至楚望台。蔡济民、刘赓藻得知黎的下落，遂赴楚望台，迎黎到谘议局。蔡济民同吴兆麟交换意见后，正式提出推黎为都督，汤化龙负责民事，大家鼓掌赞成；但黎元洪仍推辞。争执中，党人李翊东手持已拟就的安民布告，对黎说："请于都督衔下，署一黎字。"黎颤声说："毋害我！毋害我！"李翊东则提笔在布告上代书一"黎"字，然后将布告贴遍全城。黎任都督的消息一传出，军中士兵"鼓掌欢呼"，市民群众"奔走相告"，起到了稳定军心、号召群众的作用。
但是，黎元洪任都督后，开始两天不言不语，活像一个"泥（黎）菩萨"。于是，起义党人即以军政府参谋部作为行使军政府军政大权的主要权力机关，作出如下决议：
湖北革命领导机关定名为中华民国军政府湖北都督府，设于谘议局；称中国为中华民国；改纪元，以该年为黄帝纪元四千六百零九年；以都督黎元洪的名义，布告地方及通电全国；定革命军旗为十八星旗。
黎元洪充任都督，一方面起了分化清廷反动营垒、扩大革命影响的作用；另一方面他成了立宪派、旧官僚的领袖人物，为排挤革命派、窃取政权，埋下了祸根。但湖北军政府成立之初，革命派在军政府内仍占有相当的势力，在南京临时政府北迁以前，它发布了一系列革命性的政策和措施，表明它基本上是一个资产阶级革命政权，也是中国历史上第一个共和制地方政权。经过革命派的长期奋斗，革命终于在武汉首先取得了胜利，从而揭开了最后推翻清政府、建立共和国的新篇章。
湖北军政府
湖北军政府即中华民国军政府鄂军都督府。1911年10月11日成立于湖北谘议局，是武昌起义后依据同盟会《革命方略》建立的第一个省级革命政权，曾一度代行革命方面中央政府职能。《革命方略》规定，俟各地起义后即成立军政府，作临时政权机构，实行军法之治，总摄地方行政；3年后实行约法之治，地方自治权归于人民，军政府总揽国事；6年后，实行宪法之治，军政府解除兵权、行政权，由国家机关依据宪法分掌国事。但武昌起义后，湖北革命党缺乏政治经验，与立宪派人士及旧军官共同组成军政府，推原清军协统黎元洪为都督，并以立宪派汤化龙拟订的《军政府暂行条例》确定湖北军政府的组织机构，黎以都督兼任总司令，总揽军政府一切大权，下设参谋、军务、军令、政事四部，政事部下设内务、财政、外交、编制、文书、司法、交通7局；局长多由旧军官与立宪派充任。它宣布以中华民国为国号，采用黄帝纪年。在南京临时政府北迁以前，它基本上是一个资产阶级革命政权。
军政府成立后，迅即发布了《布告全国电》、《布告海内人士电》、《谕湖北各府州县政务及自治公所电》、《通告城镇乡自治职员电》、《檄各府州县电》、《檄各督抚电》、《通告各省城镇乡地方巡警电》、《电告汉族同胞之为满洲将士者》、《宣布满清罪状檄》、《致满清政府电》等一系列重要电文、告示、檄文等。声讨清王朝的残暴统治和卖国罪行，宣传反清革命的正义性和必要性；号召全国人民。"执竿起义"，推翻清政府，建立共和政体；规劝汉族官僚"顾念大义，翻然来归"，"若犹包藏祸心，怙恶不悛，其罪不赦"；又敦促满族贵族使宣统帝溥仪及早降服，以得到保护。所有函电、布告、檄文，伸张了革命正气，揭示了推翻专制制度、建立共和民国的宗旨，起到了动员人民瓦解敌人的作用。在湖北省内，不少州县就得以传檄而定；对全国，更具有极大的影响。
与此同时，湖北军政府还颁行一系列具有进步性的政策、法令，主要有七项。
.废除苛捐杂税。10月15日，军政府布告：（1）除盐、煤、酒、土膏各税捐外，所有税捐局卡，一律永远裁撤；（2）除海关外，所有税关一律永远裁撤；（3）本年下忙丁漕，概行蠲免；（4）本年以前积欠丁漕，概行豁免；（5）各属杂税除为地方所用者外，概行豁免。竹木等税境内值百抽三，出口值百抽六，较之清政府之一货要经几十捐，减轻了许多。这些政策和规定对人民有很大的吸引力，增强了人民群众反清革命的意志和决心。2.实行低薪制。军政府决定自都督以下各官概支月薪20元，班长12元，士兵10元。官兵薪俸悬殊不大，经济上节省了开支，政治上体现了民主。
.稳定金融，安定物价。由于战争在进行和政权的更替，旧的货币失去信用，在宜昌发生过挤兑，在武汉则发生过各项钞币俱不通行的情况。为了稳定金融和物价，安定人心，军政府决心保证货币兑换。先前在湖北流通的货币，有银两、银元、铜元、制钱，还有湖北官钱局发行的银票、银元票、制钱票。军政府通告，这些银、钱票，一律按面值流通，并设军界兑换所、商界兑换处，限一人日兑制钱票一串、银元票一元。从而使市面稳定，社会秩序安定。
.整顿财政。军政府成立后，军用浩繁，两月之间用去五百余万两，加之免除了各项杂税，造成财政困难。因此，陆续募集国外军事公债2000万元，国内军事公债400万元。又设置国民公捐局，募集捐款，各界人民踊跃捐款。但这些不能从根本上解决财源枯竭和军用浩繁的矛盾。后来，军政府设法整顿税收，增加了政府的收入。
.司法改革。11月初，军政府设置江夏裁判所，颁布了《江夏临时审判所暂行条例》，实行"司法独立"，受理民刑案件。设民刑审判员，依法实行民刑诉讼案件。设临时上诉审判所，颁行《临时上诉审判所暂行条例》，专理各府厅州人民上诉事件。还规定采用会议制公开审判，除有理由者，闭庭审判。
.稳定民生。军政府采取了一些有利于人民生计的措施。为稳定市场，安定市民生活，军政府在武昌劝业场设淮盐局，准许商民贩运五引以上十引以下食盐，自由运销。并由九江军政分府派轮拖下游盐船上溯，接济湖南、湖北。在武昌城内设平粜所11处，暂以军米接济市民，准许市民每次购米一斗；同时，从湖南采办湘米运汉。此外，加强对工、农、林、蚕场的管理，推广新的生产技术。同时，兴修水利，消除灾害。如修武昌的武太闸、平湖、津水、通湖、万年、七星各闸，修复樊口大堤；封堵加固沙洋溃堤。这些措施有利于人民的生产、生活。
.革除陋习。军政府还颁布了革除社会陋习的一些法令。禁止种植罂粟和贩卖、吸食鸦片，"种则按亩重罚，贩则全数焚毁"。禁止蓄辫、缠足，起义者相约不坐轿，不称呼老爷、大人，摒弃官场旧习。在革命风气影响下，人们的精神面貌为之一变。
.外交政策。10月12日，军政府向各国驻汉口领事致送《照会》，阐明中国革命的宗旨，宣称军政府是中国唯一合法的政权。它的对外政策，是与各国政府建立友好关系，反对国与国之间的战争掠夺，"以期维持世界之和平"。《照会》要求各国政府不得与中国革命政权为敌，不得帮助清政府，否则就是中国革命的敌人。如有接济清政府军事物资，一经查获，即予"没收"。《照会》宣布，自此以后，凡是各国与清政府订立的条约，所得权利，借予清政府的国债，"军政府概不承认"。军政府曾扣留过英、日、德的商船，进行检查，迫使德国上海领事馆出具该船决无接济清政府的军用物资的保证书。但《照会》没有明确表达中国摆脱帝国主义统治，求得民族独立的意愿，却承认了帝国主义在华利益，承认了所有不平等条约，担保一切依据不平等条约所负的债款"仍由各省按期如数摊还"；并对各国"既得权利，亦一体保护。"这实质上是容忍了帝国主义在中国的殖民统治地位。
湖北军政府还制定了《鄂州约法》。
月中旬，宋教仁自上海到达武昌后，居正、孙武、刘公等即与他商议制订一个约法，作为中华民国中央政府成立前的根本大法。并以为各省倡。宋教仁起草定妥后，于11月9日颁布。
《鄂州约法》，共计7章60条。总纲规定，凡是鄂州政府取得之土地（包括它省地方）均由鄂州政府统治，并受本约法约束，至中华民国正式成立，另行区划为止。鄂州政府由都督及政务委员与议会、法司构成；议会在约法施行3个月后设立。
《约法》规定，人民一律平等，享有言论、集会、结社、信教、居住和迁徙自由，有保有财产、自由营业、人身、住宅不受侵犯，非依法律不得逮捕、不得搜索的权利；人民享有任官、考试、选举及被选举权。人民有纳税、当兵之义务。
《约法》规定，都督由人民公举，任期3年，连任以一次为限，权限类似于总统：总揽政务，在议会未开设前，有暂时制订并公布法律（或制令）权；有对外宣战、讲和权；统帅水陆各军权；有依法任命官吏、戒严、大赦及减刑复权。都督对议会负责。议会有制定法律，议定条约，审理预算、决算，向政务委员提出条陈、质问或弹劾权。确认"主权在民"和资产阶级"三权分立"等原则。政务委员会、议会和法司，各有权限互相牵制。
《鄂州约法》是以资产阶级自由、平等、博爱和"天赋人权论"为思想基础，以三权分立为理论基础的一部大法，勾画出了以总统制为蓝本的共和国方案，是中国资产阶级拟定的第一个带有宪法性质的重要文件，在中国是一件破天荒的大事。它对动员人民推翻清朝专制统治有着很大的作用。
《鄂州约法》有严重的局限性。除以表面上的资产阶级民主掩盖实质上的资产阶级专政，以表面上的人民自由平等掩饰实质上的资产阶级民主自由外，它没有具体指出革命的总任务是反对帝国主义和封建主义，也没有指出实现总任务的总方针是以武装的革命扫除封建制度与帝国主义殖民制度。也没有明确指出中华民国成立后国家主权属于人民，国家政权保护人民；没有明确指出实施三民主义的具体方案；没有规定在建立的新国家中由哪些阶级及其政党来领导。后来，由于形势的变化，它也没有得到贯彻执行。它的产生，只是反映了湖北革命党人要把军政府建成资产阶级革命政权的愿望。
湖北军政府成立后，通电全国，号召各省响应起义，随后各省相继光复独立，均设立军政府机构。袁世凯窃取辛亥革命果实后，各省军政府相继撤销。
武汉保卫战
武昌起义胜利后，革命党人为保卫武汉三镇与清军进行了一次重大战役，分为汉口保卫战和汉阳保卫战两个阶段。汉口古称夏口，因而又被称作"阳夏战争"。
武昌起义胜利后，革命势力与反革命势力都充分认识到，武汉革命政权的存亡，对双方都至关重要。1911年10月12日，清廷谕令瑞潋、张彪革职留任，戴罪立功；急调在永平参加秋操的第四镇统制官王遇甲率二、四两镇各一部星夜赴援；命陆军大臣荫昌赶赴湖北节制诸军；又命海军统制萨镇冰率海军及程允和主管的长江水师溯江西上赴援。10月14日，清廷调整军队的配置：陆军第四镇暨第二镇第三协、第六镇第十一协，编为第一军，赴湖北由荫昌亲自指挥；第五镇暨第三镇第五协、第二十镇第三十九协，编为第二军，军统冯国璋，作为预备队，"听候调用"；禁卫军、陆军第三镇，编为第三军，军统载涛，驻守京畿。清军陆续到达汉口附近。
湖北的革命党人也加紧扩军备战，誓死保卫武汉。当时武汉革命军政府的兵力不过几千人，故湖北军政府一成立即决定扩军四协。武汉的劳动人民、学生以及邻近的工人、农民都踊跃投军，不到5天，4个协、约2万人的新兵就告足额。
当时，清廷虽然作了全面反扑的规划，但集结于直隶的北洋军不可能迅速进入湖北，更为重要的是，北洋六镇本是袁世凯一手训练出来的一支军阀武装，荫昌根本指挥不动。清政府不得已，重新起用袁世凯，于10月14日任命袁为湖广总督。袁认为清廷给他的权力过少，次日以"旧患足疾，迄今尚未大愈"为辞，拒不奉命。袁世凯不出山，北洋军就不肯卖力作战，这就给革命党人提供了休整和发展力量的有利时机。
武汉三镇保卫战，首先从保卫汉口开始。10月18日凌晨3时，革命军在第二协统领何锡蕃指挥下，进攻盘踞在汉口郊区刘家庙火车站的清军。其时，清方仅有张彪残部、河南混成协、岳州巡防营共2000人应战。已抵刘家庙的北洋军不肯支援，战事一起，即向滠口退去。由于清方海军发炮轰击，民军不支退却；清军一部尾追至市区内的大智门附近。下午3时，民军再次发起攻势，又因清军舰炮击而退却。清军乘火车追击，铁路工人预先毁路10余丈，致使火车倾覆，民军和四周民众齐声喊杀，一举消灭清军数百。19日清晨，民军步、炮、工、骑兵共3000余人，乘胜再攻刘家庙车站，清军仓惶逃往滠口，遗弃帐篷140余顶、粮食600余石及大量枪支弹药。