这次大起义经过了一定的酝酿。起义前夕，在农村中秘密传递烤薄饼，在士兵中传递红荷花，这是预示要发生大变动的信号。有些地方出现了秘密组织，也有少数串联活动，但并没有形成统一的组织。起义不是有领导有计划开展的，在很大程度上带有自发性质。
1857年初，英印军队改用恩菲尔德来福枪，其子弹包皮上涂有动物油脂（猪油或牛油），使用时需用牙咬。印度教徒和穆斯林都认为这是侮辱自己的宗教感情。前者手捧恒河水，后者面对古兰经，发誓要把英国统治者赶走。1857年3月，巴拉克浦尔的印度士兵因拒绝使用这种子弹，遭到镇压。一个叫潘迪的士兵击毙了英国军官被绞死，他所在的团队被解散。5月6日，在米鲁特，当局又因士兵拒绝使用此种子弹，逮捕85名士兵并判重刑。
涂油子弹事件以及当局的严厉镇压促成了起义爆发。5月10日，米鲁特印度士兵揭竿而起，冲进监狱，释放被关押的伙伴，杀死了几名英国军官，烧毁了殖民官府，得到人民响应。起义军连夜向德里进发，次日抵德里城下，德里士兵和市民打开城门迎接。在消灭了城内的英军顽抗势力后，起义军占领德里。所以要来德里是因为这是莫卧儿帝国故都，皇帝巴哈杜尔沙二世还在这里，起义者要拥立皇帝为领袖，号召全国反英。巴哈杜尔沙二世始则犹豫，后来还是被说服参加。以他的名义向全国发出文告，宣布恢复莫卧儿帝国的政权，号召全国人民一致起来，赶走英国侵略者。
占领德里的消息传出，各地闻风响应，迅即形成烈火燎原之势。5月13日费罗兹浦尔驻军起义，20日阿里加军民起义，21日白沙瓦驻军起义，30日勒克瑙、巴雷利军民起义，6月4日康浦尔、贝拿勒斯军民起义，5日斋浦尔军民起义，6日章西、阿拉哈巴德军民起义……这样一个接一个城市起义，不到4个月，起义地区就囊括了几乎整个北印和中印大片地区，包括西北省、奥德、洛希尔坎德、比哈尔和本德尔坎德。在这广大地区内，起义城市连成一片，殖民政权除少数据点外荡然无存。民族政权到处建立起来。在旁遮普、拉其普他那、马哈拉施特拉、海德拉巴和孟加拉，也有零散的起义发生。
5月10日到8月是起义沿上升线发展时期。德里、康浦尔、勒克瑙是起义的主要中心。德里是起义的心脏。皇帝在这里，这里就是起义的中央政权所在地。许多地方的印度士兵在起义后自动来首都汇合，接受调遣。这里聚集的武装力量很快达5万人。政权、军权最初都操在皇族手里。康浦尔起义领导人是那那·萨希布，起义不久他就加冕为马拉特联盟的佩什瓦。他的家臣唐地亚·托比指挥起义队伍。康浦尔附近成千上万农民加入起义行列，迫使当地殖民者的军队投降。那那·萨希布恢复佩什瓦称号对马拉特人有一定号召力。在他们看来，这是恢复马拉特人国家的信号。勒克瑙是原奥德土邦首府，这里起义主要领导人是著名穆斯林学者、前奥德纳瓦布顾问阿赫默德沙。他反英态度坚决，被英当局监禁。勒克瑙士兵起义后被救出。起义力量宣布恢复奥德国家，因纳瓦布年幼，由其母哈兹拉特·玛哈尔摄政。
面对这突如其来的形势，英国殖民统治者惊慌万状。当时印度的英籍士兵只有4万多人，驻扎分散，不足以镇压起义。当局赶忙从英国和伊朗调兵，并把正派往中国的侵略军中途截留来印，同时征召尼泊尔和旁遮普封建主的军事力量。英国援军分数路向起义地区发动进攻。
1857年9月到1858年4月是城市保卫战时期。这是大起义的第二阶段。
英军反扑的重点目标是德里、康浦尔、勒克瑙。康浦尔在7月16日就已失陷，那那·萨希布曾在城下与英军激战失败。对德里的反攻始于6月，但只是在9月援军开到后，才大规模攻城。
在德里，掌权的皇亲贵族并不认真组织防御，却贪污腐化，克扣军饷，向商人敲诈勒索。王妃姬娜特·玛哈尔、大臣阿赫沙奴拉等还秘密通敌，充当内奸。起义士兵极为愤慨。7月，他们通过选举建立了新的政权机构——行政会议，由6名军队代表、4名文职人员组成。巴雷利起义土兵领袖、原炮兵上尉巴克特汗被推举为领导人。行政会议接管了德里政权，不顾贵族反对，采取了许多革命措施巩固与群众的联系，加强防御力量，如惩治内奸（包括对通敌的王妃实行监视），打击投机商，向富商征收特别税，取消盐税、糖税，给起义牺牲的战士5比加免税土地永远使用，宣布以后将废除柴明达尔制，保证“土地归耕种者”等，得到人民热烈拥护。革命士兵和行政会议还迫使皇帝巴哈杜尔沙二世任命巴克特汗为军队总司令，从王子米尔扎手里接管了德里的防御指挥权。封建贵族不愿大权旁落，对行政会议和巴克特汗的工作竭力阻挠破坏，但只要被行政会议查获，给予惩治也毫不留情。随着时间的推移，德里起义军的财政供应发生很大困难。各地来此的部队为款项分配时常发生纠纷。有越来越多的队伍撤走。到9月初只剩12000人。此时英国围城军队却增加到11000人。9月14日，英军分五路发起总攻。封建贵族准备投敌，起义军民则在巴克特汗领导下英勇抗敌。在英军用重炮轰开城墙蜂拥入城后，起义军在人民支持下实行巷战。德里保卫战坚持了6天。英军遭重大伤亡，死5000多人，4名司令官2死2伤。起义军受到更大损失，无力支撑。19日，巴克特汗不得不率军撤出德里。行前，他要求皇帝随起义军一同撤出，遭到拒绝。巴哈杜尔沙二世与家人躲在胡马雍陵墓，被英军抓获。他被流放仰光，1862年死于该地。他的二子一孙则在押解途中被杀。莫卧儿王朝至此（1857年9月）正式灭亡。英军重占德里后，实行血腥的大屠杀。被俘的起义者被绑在炮口轰击，平民被惨杀者无数，血流成河，尸体布满街头，大火到处燃烧，数日不息，许多建筑物被夷为平地。殖民者把对起义的无限仇恨尽情地、野兽般疯狂地倾泻在这个古老的城市和人民头上。
德里陷落使起义失去了全国中心，失去了旗帜。从此，形势急转直下。
勒克瑙保卫战也进行得顽强激烈。这里在起义后成立了军事委员会，但未掌实权，领导权依然操在原土邦王公的大臣们手里。他们反英态度不坚定，对甚孚众望的阿赫默德沙竭力排斥，造成起义力量内部分裂。1858年2月19日，英军数万人开始攻城，勒克瑙起义军以及参加保卫城市的大量农民，在处于劣势的情况下据城力守，坚持到3月21日才被迫撤离。英军占领城市后同样进行了血腥屠杀。勒克瑙虽失陷，奥德农村在一段时期内仍顽强抵抗。
章西保卫战也因其激烈顽强和带有全民性质，在大起义中占有光荣地位。章西原为马拉特联盟佩什瓦的附属国，1804年与英国人订约，成为东印度公司附属国。1853年王公去世无子，由收养的一个幼儿继承。公司不承认养子的继承权，以“丧失权利说”为由兼并该土邦。年轻的王后拉克湿米·巴依多次呈请公司归还，均遭拒绝。大起义爆发后，章西也加入起义行列。拉克湿米·巴依成为领导人。她意志坚定，斗争勇敢，深受人民爱戴。1858年3月下旬，英军开始围困章西。拉克湿米·巴依亲自监督修筑防御工事，并领导人民坚壁清野，准备作长期斗争。3月24日英军开始攻城，女王率领全城军民奋勇抗战。在敌人炮火下，工人赶制武器，市民抢修城墙，连广大妇女也积极参加防御，担任慰问、运输、救护工作。女王身着戎装指挥战斗。4月3日，英军突入城内，女王领导巷战，终因寡不敌众，5日章西失守。女王着男装，背负养子，率部突出重围，与坦地亚·托比的队伍会师，占领瓜辽尔城。6月17日在抗击英军进攻中，她身先士卒，勇敢杀敌，不幸牺牲，时年23岁。她的英勇事迹一直为印度人民传诵，成为鼓舞人民反英斗争的强大精神力量。
在主要的起义中心沦陷后，其他起义城市也相继被英军攻占。
从1858年4月起，起义转入游击战阶段。从各沦陷城市撤出的队伍加上原来分散在农村的起义力量大约总共有12万人。他们分别在比哈尔、奥德和洛希尔坎德、中印度三片地区开展有声有色的游击战，显示了印度人民的顽强斗争精神。
在比哈尔地区，领导游击战的是70岁高龄的昆瓦尔·辛格。他本是贾加迪什普尔地区的大柴明达尔，因不能按时纳税面临土地被没收的困境。他决定参加起义，带动了附近一大片地区的农民跟着他参加战斗。由于他年迈而作战英勇，深受人民拥护。他的部队屡挫敌军，一度切断了加尔各答与贝拿勒斯间的交通线。从勒克瑙退出的起义军有些加入了他的队伍。在他不幸负伤逝世后，起义队伍由他的弟弟阿马尔·辛格领导，继续进行游击战，又坚持了一段时间。
在奥德和洛希尔坎德地区，由康浦尔和勒克瑙退出的部分起义军先是转战奥德北部一带，后进入洛希尔坎德。1858年5月，英军进攻洛希尔坎德，起义军到处袭击英军，特别是阿赫默德沙领导的一支队伍，给了英军很大打击。广大群众支持起义军。据参加这次进攻的英国军官说，英国军队沿途得不到粮食，居民拒绝帮助他们，甚至不卖给他们农产品，军队来这里好像进入大沙漠中一样。在抵抗英军失败后，起义军向尼泊尔撤退，有的进入尼泊尔境内，有的留在边境森林中，消失在那里。那那·萨希布下落不明，可能死在边境。阿赫默德沙率领的队伍回到奥德，但他不久被一个叛变的封建主杀害。巴克特汗率领的从德里退出的队伍在法鲁哈巴德一带作战，坚持了一段时间，也向尼泊尔撤退，下落不明。
游击战更重要的战场在中印度。坦地亚·托比领导的一支队伍在北起瓜辽尔南跨纳巴达河的广大区域纵横驰骋，神出鬼没，使英军后追前堵，疲于奔命。这片地区的游击战坚持一年左右。1859年4月7日，坦地亚·托比被一个混入起义军内部的叫曼·辛格的封建主出卖被捕，4月18日这位具有卓越军事才能的领袖英勇就义。
在大起义最后阶段，英国统治者在军事进攻的同时，还大力开展政治攻势，拉拢参加起义的封建主，从内部彻底瓦解起义势力。1858年11月发布了维多利亚女王诏书，宣布停止实行兼并政策，不再采取任何有损封建主地位和特权的措施。绝大多数封建主在得知这个消息后放下了武器。坦地亚·托比等坚定的抗英领袖就是在这种背景下被出卖的。
轰轰烈烈的大起义在坦地亚·托比牺牲后即告结束。