第二天（11月28日），段祺瑞抵达汉口，接任署理湖广总督。同一天，袁世凯奏请朝廷颁发上谕，命刘承恩、蔡廷干前往汉口、武昌，继续开导革命党人，重回君主立宪的政治轨道，重开和谈。
战争终归不能永远打下去，军事的进攻原本就是为和谈做准备。然而当袁世凯真的这样做了，却受到来自各方面的普遍批评和后人广泛质疑。后来的研究者从权谋的视角认为袁世凯此举就是要用南方革命党人的势力压制清廷，攫取更大的权力，为自己登上总统宝座铺路。而当时人特别是满洲贵族以及那些保守汉人则自作聪明，以为洞察了袁世凯的奸谋，以为袁世凯在龟山大捷、汉口收复之后不愿乘胜追击渡江作战，一定隐藏着和南方革命党人合作的巨大阴谋。实事求是地说，后来的研究者是以后来的语境回望前事，而满洲贵族也只是站在非常狭隘的立场上去猜疑袁世凯，这种猜疑究竟对袁世凯发生了怎样的作用现在还不好评估，但毫无疑问不会是正面的激励和信任，而是引起袁世凯的反感和愤怒。袁世凯当时就不软不硬地回敬那些满洲贵族说：是的。汉口已经收复，但是你们可知道南京又告陷落？南京的地位有多重要，你们知道吗，你们能想到黄兴为什么弃守武昌赶往南京吗？南京的地位，倍于武汉。革命党人的势力日益强大，国人受其蛊惑，人心浮动，军心不稳。重开和谈，稳定军心，重回君宪主义，这才是我袁世凯不去乘胜追击渡江作战的根本原因。议和不过是权宜之计，不过是要收抚那些反叛的党人和军人，这是大清王朝的根本利益，与朝廷自武昌事变发生后的决策是一致的。目前的叛乱已经传遍全国，如果以天下为孤注，殷鉴不远，噬脐何及？平定这样全国规模的大叛乱需要时间，需要耐心。如果你们这样疑神疑鬼，前方将士如何安心坦然作战呢？
袁世凯的这段话，你可以说他是义正词严，你也可以说他是花言巧语，但是不管怎么说，从清廷整体利益进行考量，重开和谈是最好的选择，强攻硬打可能适得其反。北洋军能够踏平武汉三镇，能够平定湖北，但能够在短时间内平定全国吗？答案显然不乐观。
然而满洲贵族的怀疑或许真的是在袁世凯背后狠狠地推了一把，使革命党人将袁世凯从清廷中切割出来的反间计又进了一步。
东南光复
不论从政治战略还是军事战略上说，袁世凯此时停止对武昌的进攻，重开和谈都是对的，因为在那短短的时间里，全国的形势在急剧变化，特别是东南各省相继光复，宣布独立，清军对武汉对湖北发动强攻是没有出路的，袁世凯唯一的选择就是谋求与南方革命党人、反叛的军队领导人坐下来谈。而且足够的信息表明，全国许多省份的新军之所以那么迅速地发动起义，宣布光复，在很大程度上并不是支持革命党人，而是担心革命党人插手本省事务，所以急匆匆宣布独立宣布光复，宣布脱离清政府。这就像日本政府发给日本驻英代办山座圆次郎的指示所说，各省争相宣布独立，并非它们真有实力这样做，而是为了自保，希望避免跟革命军冲突。革命人士因为起于全国许多不同地方，所以并不是团结一致的。在某地区，有一位革命者已准备逃避责任，因为他被推举为首领，并非他的心愿。另外在别的地方，则有一些革命领导者不断在互相争执中。接着各地又感觉到难以筹备资金，以应付战事及行政工作所需。事实上，有些地方已正在考虑采用由军队向民间征粮的办法。此外，革命军大部分是新兵，其中当然包括许多罪犯地痞。
革命党方面存在许多问题，各省新军领导人出来维护秩序，抢先宣布反正宣布光复，其实就是为了防止这些革命党前来捣乱，扰乱秩序。当然不可否认的事实是，这些省份的新军领导人对清廷也是满腹牢骚，一肚子怨言。不过这些新军的军头们就政治理念而言，并不是孙中山、黄兴一派的民主共和，而是朝廷倡导有年的君宪主义。这也是袁世凯至此依然坚守君宪主义化解危机的根本原因，只是清廷中的守旧派、顽固派不愿配合，太过狭隘，使袁世凯的方略迟迟无法执行，以致一再延误，直至东南各省相继宣布独立，宣布脱离清政府。
东南各省特别是江浙两省和上海，是当时中国最富庶地区，社会经济最发达，财富也最集中，当然也是清廷主要的赋税来源地。
上海原本就是同盟会中部总会的大本营，特别是因为在上海有最大的租界，来来往往的革命党人在上海可以说是络绎不绝。武昌起义爆发前，同盟会在上海成立中部总会，工作重心就是长江中下游地区，谭人凤、宋教仁、陈其美、于右任等都曾在上海积极活动。
武昌起义爆发后，谭人凤、宋教仁等人应邀前往武昌指导协助，留守上海的革命党人也由此加紧了活动，特别是总部实际负责人陈其美尤为积极，为后来的上海光复准备了充分的条件。
陈其美可是辛亥革命中赫赫有名的大人物，与黄兴一起被誉为孙中山的左膀右臂，这主要是因为他是青帮中的大佬，具有相当高的辈分，拥有相当重要的地位和影响力。正是由于他紧密联系上海各界，特别是联系各地会党、上海商团以及江浙地区的革命党，为同盟会积累了丰沛的资源，在后来上海光复过程中发挥了非常重要的作用。这是同盟会比较正宗的一支，也是同盟会中部总会在上海的最大势力。
在中部总会之外，同盟会一系还注意动员上海工商界高层参与革命，并创设了一个“中国国民总会”作为吸纳工商界高层人士的机构，上海工商界头面人物沈懋昭、李平书等都是这个机构的成员，这个机构实际上成为同盟会的外围组织。他们在后来的上海光复中都做出相当大的贡献。上海光复后，沈懋昭出任上海军政府的财政总长，他的另一个名字就是沈缦云。至于这位李平书，更是上海滩赫赫有名的人物，曾任湖北武备学堂总稽查、提调，后转任江南制造局提调，兼任通商银行、轮船招商局等董事、总董，后积极推动上海地方自治运动，是上海滩最有头有脸的人物。在后来的上海光复过程中，李平书和陈其美共同担负主要责任，正是由于他组织的上千名武装商团团员出面协助，方才使陈其美率领的敢死队以少胜多相继攻下道台衙门、上海县署尤其是江南制造局。上海光复后，李平书出任沪军都督府民政总长兼江南制造局局长，包揽城厢内外全部民政事务，对上海市政发展做出很大贡献。
与此同时，光复会也加紧了在上海的活动。陶成章、李燮和、尹维峻等发起成立光复会上海支部，以李燮和为总干事。
陶成章是光复会的创建者之一，早就立下排满反清的雄心壮志，曾两次专程前往北京刺杀慈禧太后，后东渡日本学习军事。拒俄运动发生后，陶成章因军国民教育会与浙江革命志士龚宝铨、魏兰等结识。他们于1904年联合蔡元培等浙江名流贤达在上海创建光复会，推蔡元培为会长，陶成章为副会长。
1905年，光复会成员差不多都加入了同盟会，但在此后不久由于清政府进入预备立宪，在国际上的环境有所改善，革命进入低潮，同盟会内部矛盾开始显现，同属于光复会系统的章太炎、陶成章为了各界捐给同盟会的款项分配问题与孙中山一系的同盟会主流闹得不可开交，他们虽然没有宣布退出同盟会，其实已经重新起用光复会的名义进行活动，此后的徐锡麟、秋瑾等人的活动，其实就是光复会系统的，与孙中山为主的同盟会关系并不是很大。
到了1910年，陶成章、章太炎等浙江革命之士在日本东京重建光复会总部，推章太炎为会长，陶成章为副会长。陶成章的主要活动集中在南洋，而章太炎基本上只是一个名誉领袖，具体事务都是陶成章料理。
进入1911年，随着皇族内阁的出台特别是铁路国有化政策出笼，国内形势急剧动荡，光复会成员逐渐潜伏国内，加大活动，并派遣光复会重要干部李燮和前往上海具体组织。
李燮和最早是黄兴华兴会的成员。1906年在上海与陶成章相识相交，成为知己，遂由陶成章介绍，加入光复会。东渡日本后，又与黄兴恢复联系，遂又在黄兴介绍下，加入同盟会。当时参加过两个革命团体的革命志士并不少，但像李燮和这样一身入三会的确实不多。
加入同盟会之后，李燮和的主要活动在南洋，在他的努力下，南洋很快成为革命党的重要基地。后来光复会主要成员与孙中山等人闹翻，光复会独立活动，重建东京总部，陶成章委派李燮和继续负责南洋地区的活动，成为光复会仅次于陶成章的重要领导人。
武昌起义爆发时，李燮和正在老家湖南安化，稍后他接受湖北军政府委派，以“长江下游招讨使”的名义，率领三十多名敢死队队员奔赴上海，希望以声东击西战术在东部、长江中下游发动，以减轻武昌方面的压力。
上海并不是光复会的地盘。李燮和与光复会领导层都很清楚，尽管清军在上海的防守非常薄弱，但在那里根基并不深的光复会要想获得胜利，就必须要有江浙方面的配合，而这恰恰是光复会的长处。光复会的主要领导人和核心层，其实就是以江浙人特别是浙江人为主体的。所以在李燮和奔赴上海的同时，光复会其他干部分赴杭州、南京、苏州等地，组织光复军，招募敢死队，争取清军弃暗投明。而驻守在闸北、吴淞一代的军警上层，恰恰又都是湖南人，李燮和利用这层乡亲乡情，很容易说服军警中一批中上层人物，因为这些中上层人物也看到继续追随清朝已经没有出路，这也是他们愿意反正愿意弃暗投明的主要原因。李燮和通过同乡关系拉住了吴淞巡官黄汉湘，又通过黄汉湘与吴淞、闸北其他军警中高层建立关系，这在后来的发动中都起到了非常重要的作用。
经过一段时间紧张工作，李燮和和光复会取得了很大成效，有了基本队伍和指挥核心，也有了比较周密的行动计划。但是不管怎么说，李燮和与光复会对于上海而言，毕竟是一种外来力量，强龙压不住地头蛇。这一点，李燮和比谁都懂。他知道陈其美在上海经营多年，且有会党也就是黑社会的背景、网络、势力和影响，所以李燮和要想绕开陈其美和他的同盟会单独发动，显然是不可能的。李燮和在这些准备和计划基本明朗时，曾专门向陈其美通报，一方面希望获得陈其美和同盟会势力的支持，至少不能自相残杀，误伤自己；另一方面当然也希望陈其美的势力能够在方便的时候给予配合，一起光复上海，化解武昌方面革命党人的压力。毕竟从大的目标说，双方都是革命党人，都是要推翻清廷，建立共和。
实事求是地说，陈其美和同盟会领导人自武昌起义发生后，也在紧锣密鼓筹划光复上海和江浙，以便配合湖北的行动，减轻湖北的压力。10月24日，陈其美、宋教仁、范鸿仙、沈缦云、叶惠钧等就已讨论决定联络商团，沟通士绅，以准备上海起义，只是他们也同样担心发动之后面对江浙方面清军的夹击，一直没有找到合适的时间和切入点。
同盟会在江浙两线的弱点正是光复会的优长之处，所以当李燮和向陈其美通报起义计划时，陈其美和同盟会方面还是欣然接受，终于找到了比较好的切入点、时间点。李燮和提出的起义时间是11月5日，陈其美和李平书、叶惠钧、钮永建等11月1日收到宋教仁从武昌发来的急信，要求他们早日起义，以响应武昌，缓解武昌的压力。他们遂于当天晚上决定将发动时间提前一两天，行动方案是上海发动，苏杭应之，并希望南京指日可下。
11月2日，陈其美、李燮和等在民生报社举行会晤，研究行动计划和步骤，决定第二天下午4时命令各路军警易帜，宣告独立宣布光复。陈其美和同盟会的主攻目标是控制南市和江南制造局；李燮和与光复军的任务和目标在吴淞和闸北，主要是动员军警反正弃暗投明。
第二天（11月3日）上午，陈其美和同盟会还没有来得及发动攻打制造局，在闸北的革命力量却出人意料率先发动，警备队队长陈汉钦在光复会的推举下担任闸北巡警起义总指挥，上午10时许宣布闸北独立。
闸北发动后，南市的革命势力迅速跟进。上海道台刘燕翼逃往租界，道台衙门被革命党人付之一炬，南市也在革命党的掌控中。
上海光复的关键和首要目标是要夺取位于南郊的江南制造局，那是清军主要的兵工厂，储藏有大量的武器弹药，数百名清军严密防守。上海光复成功与否主要就看能否控制住制造局。
当天下午5时许，陈其美率领敢死队和部分商团武装数百人开始攻打制造局。他们每个人均袖口扎上白布巾，一人手持白旗，一人持红旗，趁着工人下班的时候，冲入制造局大门，另有一些人从船坞便门闯进。他们与驻守的清军展开了激烈的枪战，双方僵持不下。
当此时，陈其美表示他有办法说服清军和制造局总办不再抵抗，革命军不再流血，于是只身闯进制造局，不料被守军扣押下来。
陈其美被俘的消息很快传遍上海，群情激昂，李燮和、李平书等急忙发动沪军警、巡警、商团等一切力量攻打制造局。经过通宵酣战，翌日晨，总办逃跑，工人内应，制造局打出白旗，商团、光复军、敢死队等迅速占领了制造局。此时为11月4日清晨8时许，标志着上海独立和光复。
按照革命党人的行动方案是上海发动，苏杭应之，继而希望南京尽早光复或反正。现在上海起义了光复了反正了，江浙两地也确实有点支持不住了。
苏杭早已就有革命党人特别是光复会在活动，那里的新军及旧政府已有很多革命党人或倾向于革命的人，所以当上海光复的消息传到杭州后，已有充分准备的浙江革命党人遂于当天夜里宣布起义。新军第八十一标三个营、炮兵一营、骑兵一连，从笕桥出发；第八十二标从南星桥出发，分别向杭州城里发动进攻。城里的陆军警察宪兵会同工程营中新军官兵打开了望江门新城门和艮山门，使城外的两标新军长驱直入，直奔浙江巡抚衙门。巡抚卫队中已有革命党人做内应，所以不太费劲，起义部队就攻进了巡抚衙门，然后一把大火点燃了这个建筑物，大约也有烽火报警向各处通报的意思。至黎明，杭州城内各处都已光复，商店照常营业，只是都打出写有欢迎二字的白旗。负隅抵抗的只有旗营，这也算是清廷最忠诚的一支队伍了。
杭州旗营中总共只有五百名新兵，根本无法抵抗杭州城里的革命军。满人将军德济主张投降，为旗人弟兄留下一条生路。而协领贵林力主抵抗到底，以一死报君恩。旗营的力量实在不足以抵抗，贵林遂在浙江咨议局议长陈黻宸的劝说下打出白旗投降。至此，杭州在没有发生重大冲突没有重大伤亡的情形下顺利光复，宣告独立，推举汤寿潜为浙江军政府都督。
杭州起义是在上海光复的当天，也就是一夜工夫将杭州彻底变了天。上海、杭州的消息传到江苏后，江苏巡抚程德全眼见得大局不保清廷不支，遂按照原先计划上演了一出别具一格的光复大戏。
那时的上海还属于江苏，而江苏或许因为这种特殊的政治地位，依然在同一省份内保留着两江总督和江苏巡抚，只是按照督抚不同城的原则，两江总督驻南京，江苏巡抚驻苏州，苏州也就成了江苏的省会，上海只是江苏的一部分。鉴于这种特殊的关系，上海起义和光复当然直接影响了江苏影响了苏州。
在上海起义还在筹备阶段，革命党人就注意到江苏发展势力，培养情绪，光复会、同盟会都先后派人到苏州活动，江苏新军中的革命势力早已跃跃欲试，一展身手。所以在上海光复的当天（11月4日）上午，新军第四十五标就准备发动，到处都在传说着这个消息，并号召民众自制白旗，等待欢呼光复。
当天晚上，上海民军数十人乘火车至苏州与新军会合，准备起义。5日拂晓，新军马队、步队、工程队、辎重队与上海民军一律臂缠白布条，进城前往巡抚衙门，和平劝说程德全认清形势，宣布独立。
程德全是立宪运动的积极参与者，与江苏士绅名流张謇、张一麟、沈恩孚、潘祖谦等都是很好的朋友，有密切交往，他们大致能够认清形势，知道进退。所以面对新军光复独立的要求，程德全坦然回应，以为值此无可如何之际，光复、独立，或许不失为一重要选择，未尝不可一试，只是必须要求军队、政府，务必秋毫无犯，不得扰民。
新军、民军进城是夜半时分，程德全的宣布也不过黎明时，天亮后，苏州城里一片沸腾，程德全的坦然转变赢得了百姓和各方面的欢迎，街头到处洋溢着欢乐的气氛，“兴汉安民”的白旗标语随处可见，密如栉比。新军以五十人克复苏州，无疑极大鼓舞了革命党人；而程德全顺势而为，不费一枪一弹，不让江苏流一滴血，伤一个人，其“和平光复”也使各地清政府的官僚行政系统大为震惊。还有一个值得注意的结果是，程德全识大局适时转变赢得了人民尊重，人民依然推戴他就任江苏都督。程德全是清廷封疆大吏中第一个宣布独立宣布光复而后又担任都督的人，这一点也为各地行政官僚系统提供了一个令人值得玩味的示范。
紧接着，在程德全直接或间接影响下，11月6日，无锡宣布独立；7日，常熟、吴江宣布独立；8日，南通、扬州、江阴宣布独立；9日，常州宣布独立。除南京及其附近地区，苏南、苏北沿江地区在短短几天时间里相继变天。
或许因为程德全的影响，广西巡抚沈秉堃、布政使王芝祥于11月7日宣布独立，广西光复，沈秉堃任都督，王芝祥、陆荣廷为副都督；8日，安徽巡抚朱家宝宣布独立，自任都督；9日，广东光复，胡汉民为都督；10日，福建光复，孙道仁为都督；13日，山东巡抚孙宝琦迫于新军及革命党人的压力，宣布独立，自任都督；22日，重庆宣布独立，张培爵为都督；27日，赵尔丰宣布四川实行地方自治，成立大汉四川军政府，蒲殿臣、朱庆澜分任军政府正副都督。至此，全国已有14个省宣告独立，清政府的实际统治区域主要分布在东北及华北地区。至于南方，仅有两江总督府所在的南京还在清廷手里，不过也已经朝不保夕，风雨飘摇，只是一个象征性的政治孤岛。
对于南京在政治上的价值和意义，南方的革命党人和北方的袁世凯以及清廷，都有非常清醒的认识。上海光复后，当地名流如张謇、汤寿潜、赵凤昌等人就推庄蕴宽前往湖北，利用先前的人脉找到黎元洪等湖北方面的领袖，表示上海方面期待黄兴能够尽快前往上海，指导那里的革命，或许更有助于武汉方面。黎元洪大约接受了这样的建议，遂派了一艘小轮送庄蕴宽渡江至汉阳，与黄兴相见。
上海方面邀请黄兴还有一个不便对黎元洪说明的理由，即上海方面认为，黎元洪是武昌起义的革命党人所拥戴出来的，不是真正的革命党领袖，而孙中山还在国外未回来，现在只有黄兴是国内唯一的革命领袖，应该负起领导全国革命的责任，到上海去统率江浙军队攻克南京，在南京组织全国军政统一机构，继续北伐，完成革命事业。
对于庄蕴宽传达的上海方面的邀请，黄兴当时并没有答应，他认为全国军政统一机构当然是组织得愈早愈好，但他个人并不愿意去充当这个领导人。他表示现在正负责武汉方面的防守任务，不能离开。
黄兴的表态是真诚的，然而到了袁世凯无法通过和平手段压迫黎元洪和湖北军政府就范的时候，北洋军在袁世凯的命令下向武汉发动了猛烈进攻，革命军在黄兴的指挥下英勇抵抗，也无法守住，革命军只好退守武昌，再做后图。当此时，黄兴大约想起了庄蕴宽数日前的动议，遂在11月27日军政府紧急会议上建议放弃武昌，进取南京，以全国大局拯救湖北拯救武汉。
或许是因为黄兴的表达不是那么清楚，或许是军政府的湖北人无法割舍自己的乡土感情，总而言之，黄兴的建议不仅被近乎一致所反对，而且连黄兴本人也被送上一个“常败将军”的雅号。大约出于愤怒，或许还有庄蕴宽劝说的影响，黄兴在这次会议之后以众议不合为由，当夜就率领部分随从渡江至汉口，翌日晨乘轮船东下，直奔上海，准备组织联军进攻南京，为谋取全国统一而奋斗去了。
对于南京的地位和影响，袁世凯也有清醒的认识。他之所以在清军获得对武汉的绝对优势时引而不发，其实就是要与湖北保持一种均势，以便集中力量对付东南，对付南京。他清楚地知道南京的地位重于武汉，他要和黄兴和革命党人争夺南京，因为他知道一旦南京失守，南方的革命党人串通一气，南北对峙的格局就会形成，半个世纪之前的洪秀全政权就会在那里重现，大清国的前途堪忧。
袁世凯和黄兴都在为争夺南京而赛跑。其实，在这个时候，上海方面在没有得到黄兴肯定答复的时候，自己也在准备着进攻南京的事情。11月11日，上海都督陈其美分别致电江苏都督程德全和浙江都督汤寿潜，提议组织江浙联军会攻南京，并推徐绍桢为联军总司令，拯救金陵数十万同胞于水深火热之中。
徐绍桢原为新军第九镇统制，并无什么革命思想，只是因为受到两江总督张人俊和江宁将军铁良猜忌，再加上革命党人的影响和大势所迫而转身革命，与黎元洪地位、情形相当，由他出任会攻南京的联军总司令，也是一个比较合适的人选。13日，徐绍桢在镇江设立司令部，以陶骏保为参谋长。稍后，陈其美又推举顾忠琛为参谋总长，孙毓筠为军事参议。
因为镇江是向南京进军的前沿要塞，所以总司令部成立后，江浙两省的参战部队先后向这里集结，主要兵力有镇军、苏军、浙军和沪军等，总兵力一万数千人。
11月16日，徐绍桢在镇江都督府召集军事会议，部署进兵计划，分配各军任务。参加会议的各军统帅有林述庆、柏文蔚、刘之洁、朱瑞及黎天才等。会议经过慎重讨论，以为南京城池坚固，地形险要，易守难攻，必须慎重对待，决定兵分三路，由沪军、苏军以及浙军、镇军分别从北路、南路和中路向南京发动进攻，各自直奔自己的攻击目标和战略要地。
此时驻守南京的是北洋张勋所部江防营，他们不日前刚与徐绍桢的第六镇换防进驻南京。此外还有巡防队、缉私队以及两江总督府卫队等，总兵力大约两万人。张勋是袁世凯的爱将，也知道袁世凯的战略部署，袁世凯再三电嘱他守住南京，以为只要守住南京，就能保住东南半壁，所以张勋受命进城驻防后就非常卖力，大肆捕杀革命党人，防范革命党人在城里内应，防范其新军内部混入革命党。然而，由于南京几乎成了清廷的政治孤岛，除了两江总督张人俊、江宁将军铁良等十数人因职责所在不得不留守南京外，清廷大小命官皆知大势已去，纷纷作鸟兽散。至于驻防的军队、巡警等下层军官和士兵，既然无法逃跑，只好听天由命，基本上没有什么斗志。
11月23日，江浙联军全面发动进攻南京的战役。各军将士按照原先的部署分路前进，沿途受到老百姓的热情欢迎，士气高涨，众志成城，经过几天猛烈战斗，革命军先后攻占了乌龙山和幕府山等战略要地，在那里居高临下向南京城里发动猛烈炮轰。
强烈的炮火压制使城里的清军无法组织有效的反攻，只能被迫持续收缩，逐渐向城里退守，革命军不断向城里推进。12月1日，张勋知道南京是无论如何也守不住了，遂派遣清军统领胡令宣手持白旗，臂缠白布，出南门向联军求和。当天晚上，张勋率领那些残兵败将由南门逃出渡江往浦口，然后逃往徐州。两江总督张人俊和江宁将军铁良等人也于当天晚上逃往上海。翌日，各路革命军顺利开进南京城，历代兵家必争之地终于从清廷转移至南方革命党人手里。中国的战略格局发生大转变，会重演半个世纪之前太平军定都天京，南北对峙长达十几年的历史故事吗？一时间成为南北各方甚至列强的共同疑惑。
