7月中华革命党成立伊始，即强调把武装讨袁放在一切工作的首位。1915年8月筹安会成立后，袁世凯帝制活动公开进行，全国人心大为激愤。11月10日，袁世凯的心腹大将、上海镇守使郑汝成被中华革命党人暗杀，大大鼓舞了革命党人的士气。他们乘机加紧运动，认为上海为全国重镇，又是革命党基础最为雄厚的地区，如上海能首先发难，各省必可随后响应。再加上当年8月筹安会成立后，袁世凯公开推行帝制的阴谋暴露，"全国人心激愤，均属望于革命党"，于是孙中山决定首先在上海发难，立即委任陈其美为淞沪司令长官，主持策划上海举义。原陈其美已在上海法租界霞飞路渔阳里设立革命机关，以吴忠信、蒋介石、杨庶堪、周淡游、邵元冲、丁景良、余建光等，分任军事、财政、总务、文犊、联络等职务，共同辅助陈其美。陈其美随即派出党人，加紧运动停泊在长江江面上的"肇和"、"应瑞"、"通济"三艘军舰的官兵发动起义，首先得到肇和舰舰长黄鸣球的支持，该舰大多数官兵也同意响应起事，"应瑞"、"通济"两舰赞成起义的官兵也逐渐增多。此外，还联络了部分陆上军警，约定响应起义。指挥总部计划在12月中旬发动，但因在运动三舰官兵起义的过程中，走漏了风声，袁世凯预先采取了防范措施：对可疑之陆军，一部分调往北方，一部分就地遣散；对海军，则采取"隔离战术"，命"肇和"舰于12月6日开赴广东，俾使革命党人鞭长莫及，无能发动起事。突然的变化，打乱了革命党人原来的部署，指挥总部当机立断，提前于12月5日发动。战略目标是："袭击海军，后即攻击制造局，再取吴淞要塞，然后图浙攻宁，以为东南之根据。"总部并进行了具体分工：陈其美任淞沪司令，吴忠信任参谋长，黄鸣球任海军司令，杨虎任海军陆战队司令，孙祥夫任副司令。确定以肇和为海军总司令部。5日下午3时，杨虎率海军陆战队30多人，暗藏手枪、炸弹，冒充游客，乘汽艇由黄浦出发，直奔"肇和"，在该舰倾向起义官兵的配合下，顺利登上"肇和"。傍晚6时许，杨虎命"肇和"舰向制造局发炮，拉开了起义的战幕。另一路由孙祥夫率领海军陆战队30余人，由杨树浦乘小船出发，试图夺取"应瑞"、"通济"两舰，但被巡捕所阻，被迫折回，使"肇和"舰处境孤立。"肇和"发炮后，潜伏于陆地外国租界的数百名革命党人闻风而动，分兵几路，向电话局、警察局、警察第一区工程总局、闸北四区警察二分署等目标发起攻击，曾一度占领电话局，攻人警察署，但终因寡不敌众，党人死伤惨重，数路均不支而退；夺取制造局的计划也未能实现；"应瑞"、"通济"两舰又未能实现起义。陈其美见此情势，急回总部，商议重新组织进攻的方案。不料，法捕房侦探及巡捕10余人破门而入，逮捕了两名在楼下放风的革命党人。陈其美、吴忠信、杨庶堪听得楼下骚动，迅即登上屋顶，潜入邻舍，得以逃脱。总部机关遭到破坏，使起义的"肇和"舰失去指挥，孤军奋战，本以为能得到"应瑞"、"通济"两舰响应，却不知此两舰已被袁世凯收买，一些原已答应响应起义的官兵，得到厚贿，转而赞成攻击"肇和"，舰上革命党人虽竭力阻拦，已无济于事。6日拂晓，"应瑞"、"通济"两舰突然向"肇和"猛烈发炮。"肇和"在毫无思想准备的情况下，仓促还击，命中率很低。"肇和"自身也屡屡中炮，死伤惨重。经过将近一个小时的激战，"肇和"前身起火，锅炉炸裂。杨虎见败局已定，不得已下令弃舰撤退。杨虎等凫水脱险，舰上起义官兵数十人被袁军捕获，英勇就义。"肇和"起义失败。但此役举国震惊，意义重大：它向全世界戳穿了袁世凯恢复帝制出自民意纯属谎言，对袁世凯及其帝制追随者是一个不小的打击，使他们因帝制活动日益遭到人们的唾弃而惶惶不安；同时也暴露了袁氏政权貌似强大，实则军心浮动、内部不稳的虚弱本质，从而激发了国内人民的反袁斗志，鼓舞了革命党人武装讨袁的信心。
蔡锷云南起义
蔡锷自1915年10月下旬在天津与梁启超等人议定军事讨袁计划后，一直在京寻机南下。但恶网四布，他的一举一动都受到密探监视。他以喉病为借口，于28日向袁世凯请假五天。袁据呈照准了。11月3日，假期届满，要求续假，"赴津就医"。袁准予续假七日。蔡锷到了天津，实现了南下计划的第一步。帝制谋士杨度提醒袁说："此人一去，无异纵虎归山，放鱼人海，从此我华无宁日矣。"11月18日，蔡锷待监视稍懈时，却"旋移德义楼，由该楼茶役夜间送其登火车站"，转乘日轮"山东丸"破浪而去。19日，蔡锷按事先约定之计，电告北京经界局周钟岳他已离津，可速拟续假三月赴日就医之文代呈袁世凯。22日，周代蔡呈袁续假三月，并请派员代理经界局督办和参政院参政职务。袁批假两月，并于24日特任龚心湛、张元奇分别代蔡锷兼署督办经界局事务和署理参政院参政。周又代蔡上呈，"锷病根久伏，殊非旦夕所能就痊。而北地严寒，亦非孱弱之躯所能耐，……查日本天气温和，山水清旷，且医治肺胃设有专科，于养病甚属相宜。兹航海东渡，赴日就医，以期早痊。"袁见木已成舟，只好批假。
月初，蔡锷抵达东京。他事先曾派人赴日与欧事研究会成员石陶钧、张孝准等联络，请设法避开新闻记者。但还是引起了社会各界的注意。"留东人士闻之，一如飞将军从天而降，争往探问。即日本官场中及新闻界亦多有来访者。"蔡锷不敢掉以轻心，蔡锷尽量避免会客，住无定所。直到离日前夕，蔡锷才致电袁世凯，首次对帝制提出异议。随后，蔡锷在石陶钧、张孝准等人的周密布置下，悄然离日，经上海、香港转赴越南河内，直奔云南。
袁世凯接到蔡锷东京来电，方知上当，却也无计可施，指望唐继尧能践其拥护帝制的诺言，拒之于外，或击之于途。12月19日，袁致电唐说："蔡锷、戴戡偕同乱党入滇，应严密查访"，并于越南海防、河内、老街一带广布密探，以求截杀。蔡锷一行却在唐继尧所派委员唐继虞、邓泰中的严密保护下、挫败了蒙自道尹周沆、阿迷（今开远）知事张鹏的行刺阴谋，安全到了昆明。唐于次日复电袁世凯："皓两电均悉。昨据探报：蔡锷、戴戡到港，似有赴滇之意。当以两君行踪倏忽，莫测其情，经即飞电艰阻，昨复加派委员驰往探阻，未据报告。倘两君径行到滇，当确探其宗旨，如果有密谋行情事，当正言开譬，竭力消阻。否亦令其速即离滇赴京，勿稍逗留"，并向袁"保证"："继尧宗旨夙定，布置周密，但得生命不受危险，绝不致有变故发生。"蔡锷二次人滇，云南人民欢欣鼓舞。"锷经越人滇，注意颇属周到，不欲以色相示人。乃此秘密消息，不瞬息而传遍，盖船埠、车栈、旅馆均有人坐候，遂至无可避匿。抵滇之日，儿童走卒群相告语，欣然色喜。不数日，金融恐慌为之立平，物价亦均平静。"蔡锷抵滇当日，立即开始各项准备工作。他一面致电上海梁启超、贵州刘显世、川军第二师师长刘存厚和四川将军陈宦的参谋雷飙等，或报告情况，或请示方略，或授以机宜；一面据京津所议，与唐继尧一起安排了作战计划，决定先出兵后宣布，出其不意打击袁世凯。按此计划，滇军一旅将于23日向四川进发，待其抢占川南各战略要地后，滇、黔同时通电全国，宣布独立。这中间，约需20天时间。
