8月1日2时,南昌起义开始。按照中共前委的作战计划,第20军向旧藩台衙门、大士院街、牛行车站等处守军发起进攻;第11军第24师向松柏巷天主教堂、新营房、百花洲等处守军发起进攻。激战至拂晓,全歼守军3000余人,缴获各种枪5000余支(挺),子弹70余万发,大炮数门。当日下午,驻马回岭的第25师第73团全部、第75团3个营和第74团机枪连,在聂荣臻、周士第率领下起义,第二天到达南昌集中。起义最终取得了成功!
南昌起义成功后,发表了国民党左派《中央委员宣言》。革命委员会任命周恩来、贺龙、叶挺、刘伯承等组成参谋团,作为军事指挥机关,刘伯承为参谋团参谋长,郭沫若为总政治部主任;并决定起义军仍沿用国民革命军第二方面军番号,贺龙兼代方面军总指挥,叶挺兼代方面军前敌总指挥。所属第11军(辖第24、第25、第10师),叶挺任军长、聂荣臻任党代表;第20军(辖第1、第2师),贺龙任军长、廖乾吾任党代表;第9军(无作战部队),朱德任副军长、朱克靖任党代表。全军共2万余人。
1924年8月2日,南昌市各界群众数万人集会,庆祝南昌起义的伟大胜利和革命委员会的成立。会后各界青年踊跃参军,仅报名的学生就有数百人。
南昌起义后,汪精卫急令张发奎、朱培德等部向南昌进攻。中共前委按照中共中央原定计划,决定率起义军向广东进军,计划以广东为基地再次组织北伐。
3日至6日,起义军分批撤出南昌,沿抚河南下。起义军进至进贤县时,第10师师长蔡廷锴驱逐在该师工作的共产党员,率部折向赣东北,脱离起义军。由于起义军撤离南昌比较仓促,部队未经整顿,加上酷暑远征,部队减员较多,7日到达临川时,总兵力约1.3万人。
8月下旬,起义军在瑞金、会昌地区击破国民党军钱大钧、黄绍竑等部的拦阻,歼敌6000人,缴获枪2500余支(挺)。起义军伤亡近2000人。
据此,中共前委决定,第20军新建的第3师随革命委员会驻守潮、汕地区,集中主力6500余人迎击东进之敌。9月底,起义军主力在揭阳县白石和普宁县流沙与国民党东路军激战不胜,10月初部队大部溃散。革命委员会和起义军领导人分散转移,余部1300余人进入海陆丰地区,加入到该地区的革命斗争。退出三河坝的第25师同由潮、汕突围的第3师一部于饶平会合后,在朱德、陈毅率领下,转战闽粤赣湘边,最后保存起义军约800人,参加了湘南起义,并于1928年4月到达井冈山革命根据地同毛泽东领导的湘赣边界秋收起义部队会合。
南昌起义部队虽然受到很大损失,但这次起义却有巨大的历史意义。它打响了武装反抗国民党反动派的第一枪,标志着中国共产党独立地创建革命军队和领导革命战争的开始。它如一声春雷,使中国人民在黑暗中看到了高高举起的火炬,指明了中国革命的方向。