10月22日上午10时许，陕西新军在张风翙、钱鼎、张钫（时任新军混成协队官）的率领下，分三路发动进攻。因为，满人对新军防范甚严，除操练用的枪炮外，子弹均放在军装局保存；所以，先占得军装局成为掌握西安全城的关键。
由朱叙五、党仲昭、张钫带领炮营打响了西安举义的第一枪。他们首先抢占了西安城南门附近的军装局，缴获大批武器弹药。钱鼎、张宝麟则率新军一标二、三营百余人占领西关后，又到陆军中学迅速组成了500余人的学生军，安排该校教官马晋山、学生王一山、牛策勋率领，协助义军打开学堂库门，取出存储校内的1000支枪和16万发子弹，发给起义部队和起义学生。
然后，钱鼎等组织陆军学堂学生和义军，直接攻打藩台衙门和藩库。占领藩台衙门和藩库后，钱鼎令学生队驻扎藩库，严加保护藩库银两。学生军在战况激烈和局势混乱的情况下，始终保护着藩库存放的70万两白银（一说350万两）、300余两黄金及大量制钱，这些钱，对以后解决新政权十分急需的军费和行政开支起到了至关重要的作用。接着，钱鼎又安排张宝麟率队进攻护理陕西巡抚钱能训衙门—南院；并亲自率队占领了城内制高点之一——鼓楼。是夜井崧生、刘滋庶、李仲三等7人同诣鼓楼谒鼎，同率步兵50余人，取北校场，夺取官马，劫咸宁县狱，率诸囚至军装局，给以械弹，使之参战。
万炳南、张云山等占据军事参议官的衙门（即前督练公所旧址）和高等审判庭；张凤翙率二标一、三营为中路接应，进驻军装局后，组建了革命军总司令部，商定革命军用“秦陇复汉军”的名号。
住在城内南校场的巡防队有3营之众，新军起义后，他们持中立观望态度。钱鼎即通过万炳南派人去巡防队联系哥老会各级“舵把子”，做他们的工作，促其起义。经过联络，巡防队当天就有很多人加入新军，还有一部分参加到由原巡防队哨官、哥老会龙头大爷邱彦标等所组织的义军，参与了起义，使巡防队瓦解，解除了起义军的后顾之忧。革命军在几乎没遇到甚么抵抗的情况下，便顺利地占领了除满城外的西安城厢。城里的百姓纷纷剪去辫子，臂缠白布，响应起义。
当革命军占领军装局和陆军中学时，正在咨议局开会的各衙门官员，听到四起的枪声，仓惶失措，乃作鸟兽散。驻防西安的旗兵统领西安将军文瑞则从咨议局逃回了位于城内东北角的满城，立即下令紧关6个城门，沿城墙布置了守兵防卫与革命军对抗。满城亦称八旗驻防城，是西安城内的一个城（面积占当时全城的43%，是八旗兵及家属的驻地，不许汉民居住），驻防旗兵约5000人。为清王朝巩固其统治，监视汉族反抗，派至陕西的旗兵驻防地。
当晚，通过党、会两方负责人的协商，在对满城旗兵作战上，采取以钟楼为作战分界、分地段指挥的办法。钟楼至北门地段，由钱鼎指挥攻击满城西面；钟楼至东城墙根地段，由张凤翙指挥攻击满城的南面。所有西、南两个地段的进攻准备，统限于初二日拂晓以前完成。钱鼎就把地段内所在起义部队分别指定进攻区域和攻击目标，并组成了几个突击队。
10月23日（九月初二）拂晓，革命军在张风翙、钱鼎等的率领下，分南、西两线向清军在西安的最后堡垒满城发起猛攻，守城旗兵亦作殊死抵抗（旗人认为抵抗是死，不抵抗也是死），死力相拒，战况极为激烈。革命军、清军至午后3时仍在相持中对战搏杀。旋即，钱鼎带领的西线革命军率先攻克了新西门（后宰门），冲进满城。几乎同时，南线哥老会头目刘世杰、马玉贵带领的革命军，在挖开一座住宅的后墙后，也冲进了满城。旗兵观势北溃，打算由北门出城逃走。见此，钱鼎就命张云山集中火力射击北门，引起北城楼火药库的爆炸，造成据守旗兵很大伤亡。旗兵顿时混乱起来，即失去了有组织的抵抗。清军在溃散中纷纷逃窜，所有清吏，潜逃一空，满城始克。
10月24日（九月初三），各作战队伍分为若干小队，在满城内逐巷逐院进行搜索，残敌纷纷缴械投降。护理巡抚钱能训弃去官裳，藏匿于老百姓家中，后被俘；陕甘总督升允逃往甘肃；旗人将军文瑞自知大势已去，投井自杀。至此，西安全城光复。
西安光复后，陕西各州县纷纷响应。数日之间，关中、陕北、陕南的安康、商洛等地五六十个州县也相继光复。只是汉中地区在革命军的进攻下，直到第二年的5月才得到光复。
