形勢嚴峻，起義迫在眉睫。這時，井勿幕等同盟會領導人因赴渭北組織起義不在西安，革命黨人錢鼎、張鈁等人便商定????十月二十二日晚起事，決定新軍協司令部參軍官兼二標一營管帶張鳳翽擔任起義總指揮。
十月二十二日是星期天，又適逢農曆九月初一，是新軍發餉之日。上午領過餉後，各軍營除留少數值日官外，其餘的人大多離營外出。
護理陝西巡撫錢能訓和駐陝八旗將軍文瑞等人上午在谘議局開會後，由於當天恰巧有日蝕，陝西當局的官員會後即匆忙散去。
早飯後，革命黨人張鈁、朱敘五帶領新軍以去灞橋洗馬為名，先後由西門進城，按原計劃順利到達東羊市軍裝局，革命黨人黨自新也率眾由南門進城向軍裝局進發。
這時的軍裝局周圍，已成群地聚集了數百名徒手士兵和哥老會弟兄。
正當張鈁與事先聯係好的軍裝局守軍排長和庫兵商議進軍裝局的路線時，警察數次前來查問。這時已是上午十時許，張鈁見形勢急迫，怕再出現變化，使整個起義計劃毀於一旦，便當機立斷，下令衝入軍裝局搶槍。槍搶到手後，立即裝上刺刀，子彈上膛，很快就占領了軍裝局。
接著又打開鹹寧縣和長安縣監獄，放出關押的囚犯，四處高呼“舉義反清，與漢人商民無關！”要求市民不要驚慌。
張鳳翽聽到槍聲，率軍隊迅速經西門趕到軍裝局，一麵組織兵力，設崗布防，防備清軍來攻。一麵通知起義新軍，設臨時指揮部於軍裝局，以便聯絡，統一行動。
其他各路起義軍，亦迅速按計劃占領了各個據點。錢鼎率部占領了藩台衙門和城內製高點之一的鼓樓。
張寶麟率部占領了陝西巡撫衙門南院門，萬炳南率部占領了軍事參議官衙門。
城內居民，見到新軍起義，沸騰歡呼。有的給義軍送吃送喝，有的在門口擺桌放茶，慰勞義軍，還有的剪掉腦後的辮子，臂纏白布，參加起義。
省城內的回民，也給了起義軍有力的支援。西安起義前夕，新軍中哥老會首領張雲山、馬玉貴（回族）即委托回民中哥老會首領金啟恒、白玉麟等人秘密組織回民軍，準備起義。
西安起義爆發的當天，他們接到張雲山、馬玉貴的通知，立即起而響應。
在回民中有一定聲望、曾任過管帶（營長）的馬文英，亦召集回民500餘人，由西大街經木頭市到達軍裝局。領取槍械子彈，奉命在回民區維持秩序，並積極投入了圍攻滿城的戰鬥。
由於起義軍行動迅速，兼以廣大市民群眾的有力支援，十月二十二日，起義軍僅用半日時間，就控製了城內滿城以外的大部分地區。
滿城是西安八旗軍隊及其眷屬集中駐紮居住的地區，四周修有城牆以便防守。西安將軍文瑞得到新軍起義的消息後，立即從谘議局趕回滿城，下令滿城駐軍緊閉城門，頑抗固守，與起義軍隔城牆對峙。
二十三日拂曉，起義軍按計劃由西、南兩麵向滿城進攻，滿城內清軍在城牆上拚死抵抗。上午九時許，清軍騎兵百餘人，企圖奪占東城門城樓。接連衝擊三次，均被起義軍炮火擊退，幾乎全被殲滅。
下午三時許，起義軍偵察到大差市與小差市之間，有一段城牆早已倒塌，原地已修建民宅。張鳳翽與劉世傑、馬玉貴率部挖開民宅院牆，乘清軍不防，衝了進去。
西麵進攻的義軍這時也攻下後宰門，又向北城門清軍庫射擊，引起庫爆炸，清軍傷亡甚重，迅即瓦解。
起義軍從南、西兩麵攻入滿城後，天色已晚，為避免誤傷，遂令各部義軍就地待命。
二十四日黎明，起義軍逐巷搜索，殲滅殘敵，清軍紛紛逃命。第二天，起義軍傳令，嚴禁殺戮，西安城內戰事遂告平息。
起義成功後，革命軍下令搜捕省城內清朝高級官吏。
滿族將軍文瑞在滿城失守後投井自殺。
護理巡撫錢能訓自殺未死，被革命軍捕獲。
按察使錫桐（滿族）被捕後，自願捐銀二萬兩助餉，暫押後遣送出陝。
十月二十七日，陝西軍正式成立，推舉張鳳翽為大統領，錢鼎、萬炳南為副大統領，