11月3日夜上海光复的消息与翌日传到浙江后，杭州全程军民激动万分，革命党人立即决定与当日夜十二点发动起义，并分头紧急通知各单位的革命同志。
由于浙江经过光复会的长期发动，革命的群众基层比较好，再加上铁血救国党的大量运作和活动，革命力量已经深入军队、工商业、教育界和会党当中。就连巡防营、抚署卫队、宪兵营和陆军小学堂学生也大半赞成革命。
按照计划，起义的口号为“独立”，所有参加的新军士兵或其他人员一律左臂缚白布为标志，以第二十一镇统制蔡国栋为起义总指挥，以二十一镇司令部为起义指挥部。
11月4日夜晚，蔡国栋召集全镇上下所有官兵，宣布起义，并配发足额弹药，第四十一协协统萧星垣等人得知蔡国栋发动起义之后仓皇而逃，蔡国栋立即命令铁血救国的军官蔡成勋接替四十一协协统之位，命令八十一标标统周成炎率部从南星桥出发向杭州城进发，命第八十二标标统韩兆基率部从笕桥出发，向杭城挺进。又命第四十二协协统周传东率部向浙江其他地区分头进军，以最快的速度夺取政权。
而驻扎在城内的工程营、宪兵大队官兵很快打开艮山门、望江门新城门，迎接八十一标、八十二标起义士兵进城。
八十一标在进城之后很快接到了蔡国栋的命令，随即命令二营占领了自闹市口至武林门沿大街通往旗营主要道武林门、钱塘门、涌金门、闹市口、官巷口、众安桥等地，包围清兵旗营。三营迅速赶往设在报国寺的军械局在，向军械局发起了进攻，但驻守在军械局的清军巡防营未做抵抗便投降。三营占领军械局之后当即分兵对清兵旗营发起进攻。
八十二标起义士兵从望江门新城门进城后，第三营率全营官兵在革命党人顾乃斌的引导下主攻巡抚衙门，第一、第二营即分头占领织造署和藩、道衙门及大清、浙江两银行，防守城南各地。革命党人张伯歧和同盟会会员蒋志清带领敢死队，配合第三营起义土兵对抚署发起进攻。由于有蔡国栋在新军中主持大局，同盟会、光复会等人在新军中并没多少势力，全靠从各处网罗的一些会党成员才能组织这一百多人的敢死队。
这时，革命党人王金发也带领敢死队也赶来参加战斗。王金发、张伯歧身先士卒，闯入抚署卫队室，击杀卫队长，然后抛出信号弹，发出进攻信号。在进攻抚署的过程，仅卫队教练官施放机关枪，进行阻击，但立即被卫队士兵夺去。起义士兵冲进抚署二堂。浙抚增韫越后墙逃跑，但很快被八十二标起义士兵所捕获。王金发指挥敢死队队员，要焚毁抚署，但是遭到起义新军官兵的阻止。
蒋志清当众要历述增温的罪状，要将增韫就地正法以振军心，震慑其他抵抗的清军，就在他要杀增韫的时候，起义军总指挥蔡国栋骑着高头大马在警卫营的护卫下赶过来阻止行刑。
“住手，刀下留人！”蔡国栋大喝一声飞身从战马上跳下，向巡抚衙门走过来。
刽子手停止砍头，蒋志清脸上上前道：“总指挥，为什么不杀增韫？杀了他之后各地抵抗的清军就会士气大跌，这有助于我们迅速占领各地！”
蔡国栋举手阻止他继续说下去，走过去将增韫扶起来，揭开捆绑他的绳索道：“大人受委屈了，请先进去休息片刻，我处理了这边的事情就过去，来人，扶巡抚大人进去休息！”
极为狼狈的增韫感激地看了蔡国栋一眼，很快有几个士兵过来将增韫带走。蔡国栋这才转身对蒋志清说道：“我知道刚才这位同盟会的蒋同志说的有一定的道理，杀了他固然可以让我们更快的光复浙江各地，但是也同样给我们增加了光复后建设家乡的障碍，虽然说革命了，但是现在有多少人懂得革命呢？中国四万万人口有几个识字的？有几个懂得革命的道理的？在我们中国，识字的士大夫阶层还占据着知识分子的绝大多数，这些人的思想一时间没有转过弯来，需要我们给他们宣传革命的道理，让他们跟随我们一起站起来革命，如此我们中国才能更快的赶超列强，而增韫是这些知识分子中的代表人物，说服他加入到我们中来，这对于我们革命事业有着重大的作用和意义，我希望诸位都想想，我们把脑袋别在裤腰带上革命的目的是什么？难道仅仅只是杀人吗？杀人能解决问题吗？革命不仅仅只是破坏，还有建设！我们革命的最终目的是建设一个崭新而又强大的国家，让广大的人民能够吃饱穿暖，家有盈余，过上幸福的生活，让我们不再被压迫被剥削，不再被列强欺凌，让我中国屹立于世界强国之林！”
蔡国栋这番话说进了所有起义士兵的心里，从来没有听到过这么振奋人心的道理，这番话为所有人都指明了革命的方向，让他们有了十足的动力。就连蒋志清这些同盟会和光复的骨干们都忍不住热泪盈眶。
“说得好！”
“说得太好了，我是心里好像打开了一扇门！”
第二日拂晓时分，除了旗兵驻守的湖滨旗营外，杭州全城均为起义士兵所占领。全市大街小巷，白旗招展，安堵如常。蔡国栋与增韫致商量之后，让增韫致函给杭州将军德济，要他速降，以免其死。德济接到信件之后气得大骂增韫不忠不孝，拒不出降。于是，八十一标炮营营长张国威率炮队至吴山，架炮轰击旗营，击中将军衙门，旗兵们大起恐慌，派参领贵林为代表，赴起义军司令部乞求缴械投降。八十一标标统周承菼出面接受贵林的请求，当天傍晚，派兵搜索旗营，点收枪支。至此，杭州全城宣告光复。
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