当日中午围攻湖广总督衙门的战斗进入紧张激烈的决定性阶段。清方瑞徵凭固死守。当炮兵入城后革命党人决定在炮火支持下，三路并进发动强大攻势。傍晚，蔡济民由右路率领队伍出王府口沿长街进攻督署左侧。战斗开始时并不顺利。进展缓慢。到王府口小菜场时即行停止，此处距都司巷仅一箭之隔，敌人有兵驻守。蔡济民即派战斗队搜索前进，大队尾随之。当时正下着小雨，夜黑如漆，炮兵瞄准困难，炮弹命中率低。后来蔡济民情急智生，就在王府口、小都司巷一带取衣庄的衣被浇油纵火，顿时火光烛天，并延烧至清督署大门，为炮队显示射击目标。于是炮手以清督署衙门的大旗杆为目标猛烈射击，弹无虚发，各路起义军奋力攻下督署，瑞徵仓皇逃走。次日晨，蔡济民复举兵和吴醒汉等夹攻鄂藩署，清布政使连甲略事抵抗即行逃窜。到正午12时，起义军完全占领武昌，取得了首义的伟大胜利。

　　照预定计划，起义得手之后，齐集咨议局会商大计。当时群龙无首，刘公避匿未出，孙武受伤就医，蒋翊武存亡未卜，而新政权的建立刻不容缓。当时蔡济民是革命中心人物，必须马上解决革命的中心任务问题。正在此时，工程营士兵把原清军第二十一混成协协统黎元洪挟持到了楚望台。蔡济民与文学社原有推黎任都督出面主事之拟议，后经大家同意由蔡和刘赓藻往迎黎元洪。

　　20日下午，黎元洪被迫到会，众议纷纭，黎默然无一语。有人请黎元洪在布告上画押签字，黎表示拒绝。有人骂黎不识抬举，不如杀之为快。蔡济民为顾全大局一直好言相劝，又劝慰同志不要操之过急，对黎不能不给予和平期待。推黎为鄂军都督，并即由革命党人蔡济民、吴醒汉、邓玉麟、高尚志、张廷辅、王宪章、熊秉坤、徐达明、王文锦、陈宏浩、谢石清等15人组成谋略处，以会议制形式发号施令。这个以蔡济民为首的起义骨干分子组成的谋略处，议定成立湖北军政府和指挥部队对清作战等事项，担负起实际的领导责任。

　　起义后不久，清兵大举反扑，武汉形势危急，黄兴赶来督师，于是“阳夏战争”发生。黄兴任总司令，蒋翊武和蔡济民任正、副经理部长。从驻地到前线，蔡济民一直陪随左右，每战必亲往督阵，黄兴称誉蔡济民是“鄂中军人之巨擘”。激战月余，革命军保住了武汉。

　　革命首先在武汉三镇取得胜利，成立了湖北军政府，蔡济民在首义中为推翻清王朝而英勇奋战，在创建共和国的新政权中，亦竭尽心力。蔡济民既是谋略处的主要负责人，又在湖北军政府任参议长，后任各部总稽查等职。当时事业初创，百废待兴，上至政制建立，下到茶水灯油，均由蔡全面经管。他日夜操劳以致面容憔悴，声音嘶哑，难以出声，常助以手势。党内外人士无不赞其辛劳，而他谦逊自若，任其事而不享其名。遇有争执，必力任调停。许多人自诩元勋相互标榜，而他从不自我宣传。他注重办实事，还亲筹经费，抚恤伤兵，教养遗孤，对同志关怀备至。

　　1912年3月，袁世凯就任中华民国临时大总统，曾授与蔡济民勋二位陆军中将，调赴北京，他坚辞不往，养病杭州。他书写《七律》诗寄怀，诗中有“风云变幻感沧桑，拒虎谁知又进狼”。“无量金无量血，可怜购得假共和”。深刻揭露袁世凯的豺狼本性。

　　1913年宋教仁案发生后，黄兴写信给湖北的蔡济民、蒋翊武，季雨霖、熊秉坤等人，指示仍由武汉首先发动，湘皖赣各省继续响应，实行反袁“第二次革命”。4月，蔡济民等人在武昌昙华林举行秘密会议，以推翻袁世凯、黎元洪在湖北的统治为宗旨，组成“改进团”。并推定蔡济民、季雨霖、吴醒汉、詹大悲等负责军事方面的布置事宜。后被黎元洪的侦探破获，黎命令处决20余人，同时下令通缉“改进团”的首要分子。湖北反袁黎运动暂时受到挫折。黄兴再次命湖北党人立即发动，要先发制人。6月25日武昌城内外有

　　二、三处发难，很快又被黎派兵镇压。蒋翊武、蔡济民、詹大悲、季雨霖等领导人分别逃亡上海和湖南。蔡济民先到上海，后赴日本，并加入中华革命党。其间蔡曾写回家书云：“堂堂华夏，竟无立足之地。”

　　1915年4月孙中山委任蔡济民为湖北讨袁军司令长官。分湖北为5个区，由蔡报请任命赵鹏飞、熊秉坤、刘英、曾尚武、王华国为分区司令，吴醒汉、江炳灵为长官部参谋长和副官长。他们在湖北各地组织力量进行反袁斗争。1916年春，蔡济民在武汉召集旧部江吉、李振民等运动南湖炮队举事，因配合不力，被奸人破坏，不少革命党人牺牲。于是蔡济民又回上海筹措经费，留牟鸿勋等驻汉，继续进行反袁斗争。

　　1917年孙中山在广州设军政府，于7月发动护法运动，任蔡济民为鄂军总司令。蔡济民于11月起兵龙坪，攻克武穴，以孤军无援失败，杨春龙、谢吟秋、侯千屏等20余人死难。蔡济民与李某匿庙内匾额上一日两夜，最后易僧衣逃出，后转赴广州。适逢牟鸿勋、苏成章等起兵利川，他们遥奉蔡济民为总司令，电请即日前往主持，于是蔡由广州绕道赴利川就任。

　　1917年底，蔡济民在利川与牟鸿勋、苏成章、董用威(董必武)等人组建鄂西靖国军，蔡为总司令。这支护法革命武装对全国护法运动给予了有力的支持，对北洋军阀是沉重的打击。当时，利川先就驻有一支川军，其头领是方化南。川军明里也唱护法，暗里只是为争地盘，时刻伺机搞垮靖国军。1919年元月25日，川军布置全城戒严，蔡济民未识破川军的险恶用心，疏于轻敌，先无戒备，也未采取应急措施，终于落入魔掌，不幸于1919年元月26日(戊午年腊月二十七日)遭到方化南杀害，时年33岁。

　　蔡济民被害惊动全国，革命党人纷纷声讨川军之倒行逆施，当时董必武、张祝南赴沪呼请孙中山指示为蔡报仇。在强大的舆论压力下，方化南畏罪自杀。蔡的功绩永昭人间，功德永垂后世。