陝西起義後的第7天，山西便在10月29日響應。
山西、陝西地域毗連，兩省革命黨人早有聯系。他們曾約定同時起義，相互策應。陝西起義後，山西群思起義，舉事如箭在弦，隨時都可爆發。
山西革命黨人力量，主要在新軍中，新軍中有一批軍事人材，他們大多是留日學習軍事的，起義後被推選為都督的28歲標統閻錫山，就是其中之一。
閻錫山字百川，號龍池，堂名斌役堂，是山西五台縣河邊村人。他6歲進入小堡私塾，學習認真，能熟讀、背誦課本。10歲喪母，受到很大痛苦和刺激，有時沉默寡言，呆若木雞；有時像一匹脫韁野馬，狂奔亂跳，且好打抱不平。15歲到父親在五台縣城辦的錢鋪里當小伙計，與各階層人士廣泛接觸，增長見識。他探行情、記帳、算利息、討債，什麼都干。學會了精打細算，牟取暴利，投機鑽營。他利用業余時間讀書，摘錄了許多古代聖賢修己治人的名言要語，名曰“補心錄”。
1900年，閻錫山的父親在“打虎”市場上折了本，欠了債，一時間，討債、打官司的人涌上門來。他兩手空空，一籌莫展，招架不住。三十六計，走為上策，乘著黑夜，悄悄離開五台縣城。鳳凰落毛不如雞，只好給人當幫工。閻錫山也落了個走街串巷賣饒餅的下場。
但閻錫山必然比他父親精明，18歲混上個司賑糾首，相當于村長。時值八國聯軍侵略中國，德軍進攻五台縣龍泉山，閻錫山被清軍拉去做雜工，吃盡了苦頭。他預防清軍擾害村民，偷賣了繼母首飾，糾集壯丁，組織武裝，保衛村莊，備受村民稱贊。初露頭角的閻錫山，樹大招風，引來了絡繹不絕的討債人，父子倆人躲避他鄉，先在忻縣的一家藥鋪幫忙，後奔太原。
閻錫山拜一位在太原開“裕盛店”的同鄉魏老五為干爹，在裕盛店當伙計。他交結了一些朋友，與黃國梁、張瑜拜為“桃園三結義”，閻年齡小，為老三。
閻錫山涉世後，飽嘗了社會生活的酸甜苦辣，帝國主義的瘋狂侵略刺激著他的愛國心，清朝腐敗無能萌發了他憂國憂民之思想，他為時勢所驅，認為欲有補時艱、有濟國危，只有投筆從戎。他報考了武備學堂，論文有見地，口試對答如流，即被錄取。他的結拜兄弟黃國梁、張瑜一同考上。
1904年，閻錫山在武備學堂學滿三年，報考日本留學，他同黃國梁、張瑜以及朋友溫壽泉、喬煦、焦純禮、姚以價、王寶善、金鳳巢等被錄取。閻錫山、姚以價還是公費留學。
閻錫山東渡日本，在東京入振武學校學習。1905年，閻錫山加入了同盟會，他對同盟會綱領中“平均地權”一語不解，便向孫中山請教，孫中山給他講解了30分鐘，使他茅塞頓開。
同盟會設立各省分會，山西分會干事是谷思慎，山西分會會員還有溫壽泉、榮炳、榮福桐、景定成、趙戴文、何澄、王用賓、張瑜、喬煦等人。同盟會在留日軍校學生中秘密地組織了“鐵血丈夫團”。山西籍學生閻錫山、溫壽泉、張瑜、喬煦等人加入了這個組織。“鐵血丈夫團”取孟子“富貴不能淫，貧賤不能移，威武不能屈”為團規，規定每個團員都要隨時準備為國捐軀。
同盟會山西分會積極派人回省進行革命活動，第一次回省的榮炳在武備學堂學生中，發展了常樾、王嗣昌、張煌等人參加同盟會。以後，谷思慎、景定成等回省，學校中又有一些人參加了同盟會。
1906年，閻錫山、趙戴文利用假期回省運動革命。臨行前，他們接受同盟會總會要他們在華北宣傳革命，發展革命勢力的使命，並領了兩顆小型炸彈。輪船抵達上海港時，閻錫山得知海關檢查非常嚴格，便將趙戴文攜帶的炸彈藏到自己身上，對趙說道︰
“如查出來，我一人當之，你可不承認是與我同行之友。
檢查時，我站在前列，你站後列。”
趙戴文道︰“我站前列，你站後列如何？”
“站後列有畏懼檢查之嫌，易被注視，仍以我站前列為宜。”
海關檢查人員果然前松後嚴，閻錫山安全地渡過了這一難關。趙問閻為何有先見之明，閻道︰
“事到危險宜放膽，不可畏縮，畏縮會讓人生疑。”
閻錫山和趙戴文在山西活動了3個月。假期滿之後，趙戴文留太原發展同盟會會員，閻錫山返回日本，進弘前步兵第31聯隊實習。實習結束後，進入日本陸軍士官學校學習。他在這里同李烈鈞、唐繼堯、李根源、朱綏光等人結識，一起分析時事、研究政情。
1909年，閻錫山畢業歸國。山西革命形勢日益發展，革命黨人不僅在學界發展組織，而且在軍界、商界和其他階層發展了許多同盟會員。但政治局勢復雜，擁護革命的有兩派，一派以省諮議局議長、清翰林梁善濟以及諮議局副議長、清舉人杜上化為首，稱北路派；一派以《昔陽日報》主筆王用賓、北京《國風日報》主筆景定成，以及溫壽泉為首，稱南路派。南路派比北路派激進。
閻錫山繞道北京，謁見清朝陸軍部左丞姚錫光。他自稱是留日歸國的學生代表，談吐謙恭而莊重，得到姚錫光的賞識。姚的兒子姚鴻法是山西新軍協統，他寫信囑咐兒子優待閻錫山。閻錫山回太原即任山西陸軍小學教官，3個月後升為監督。
閻錫山在山西上層搞社交活動，拜訪省諮議局議長梁善濟、副議長杜上化、標統夏學津，又取得了巡撫丁寶銓的信任。但閻錫山很快意識到，夏、丁不去，他很難奪取軍權。于是，他同同盟會會員李蒿山、張樹幟等人，聯絡北京《國風時報》、太原《晉陽公報》制造社會輿論。時值“交、文禁煙慘案”發生。交城、文水產煙區收割之際。丁寶銓下令全部鏟除。兩縣群眾擁往巡撫衙門請願，夏學津下令開槍，打死打傷多人，造成流血慘案。丁寶銓與夏學津之妻有曖昧關系；標統齊允貪污腐化。這些丑事公諸于報，社會輿論大嘩，丁被朝廷給予降職留任處分。
清政府為選拔軍事人才，下令召集留日歸國學生到北京會試。會試結果，溫壽泉成績最佳，閻錫山、黃國梁、姚以價、喬煦等人為上。溫壽泉為陸軍炮兵科舉人，提為副軍校，閻錫山等為陸軍步兵科舉人，授以協軍校。不久，溫壽泉任督練公所幫辦兼陸軍小學監督；閻錫山升為86標副標統，黃國梁升為85標標統，喬煦為86標3營管帶，張瑜為1營管帶，姚以價為85標2營管帶。革命黨人在新軍中有了相當力量。
閻錫山同溫壽泉、趙戴文、張樹幟、南桂馨等人策劃，成立山西軍人俱樂部和模範隊組織，以研究學術和訓練表演為名，聯絡團結革命同志，鼓動革命，作起義準備。
清朝調江甦藩司陸鐘琦為山西巡撫，丁寶銓被免職。陸撤了夏學津的86標標統之職，命閻錫山為標統。閻推薦南桂馨為86標軍需官，仇亮、常樾為陸軍督練公所科員。
閻錫山見新軍中多是老兵，那些老營混子紀律松懈，軍隊不易掌握，便提倡征兵，得到有關方面支持，便招勞動農工子弟入伍，兵員結構發生很大變化。山西督辦姚鴻法提出老兵逐步退伍。但很多老兵是同盟會會員，又是班長之類的骨干，遣散老兵，對革命黨的力量有較大影響。閻錫山等人決定籌款，建設農莊，開設店棧，安置退伍老兵。南桂馨、王嗣昌、李成林、楊沛霖、楊彭齡等人，于1911年中秋節召集退伍老兵八九十人，以聚餐為名，為將要退伍老兵餞行。席間歃血飲酒，立誓結盟，約定退伍時，按計劃進行。山西當局怕釀成事變，不敢貿然遣散老兵。
同盟會員景定成、谷思慎、王用賓等人到北京辦《國風日報》，抨擊時弊，揭露山西統治者劣跡。南桂馨等在太原創辦“振興派報社”，與《國風日報》呼應，開展革命活動，革命思潮傳遍全省。
山西巡撫陸鐘琦思想守舊。陝西起義那天，他急電平陽總兵謝有功調集所部步馬7營，加強黃河河防，他又召集督辦姚鴻法、協統譚振德密謀對策，認為新軍絕不可靠，決定將新軍調出太原，85標和86標分別調往晉南和晉北，加以分隔，將駐在外地的巡防營調來省城，以資震懾。85標革命黨人多，先行調離，規定部隊先開拔，後發子彈。因黃國梁、姚以價等力爭，才允許發給子彈4萬發。
閻錫山、黃國梁、溫壽泉、南桂馨、喬煦、趙戴文感到形勢危急，便在85標標統黃國梁家秘密集會，商議對策，提出兩個方案︰一是85標遵令開拔，等領到子彈後將軍隊開往韓信嶺，伺機返回太原，舉行起義；二是不離開太原，待領到子彈後即發動起義。決定采取第二方案。
卻在這時，一位革命黨人張樹幟，從陝西返回太原，即找閻錫山商議起義之事。閻錫山道︰
“我同志等，逢此時機，盡可舉事，想君早有籌劃。我省若不速為起義，以分清兵勢力，時機一失，吾輩革命有何價值，即我前輩數年辛苦，竟成畫餅，何面目對武漢同志乎？”
張樹幟道︰“即然如是，決不失此寶貴時機。”
閻錫山道︰“現在事體大，非靠軍隊不能成功。不過，目前有機可乘，陸鐘琦要85標到韓信嶺南駐扎，我們可以軍需品一時難以備齊為借口，罷兵不動，陸鐘琦必然以違抗軍令論處，我們就先發制人，殺85標反動軍官3營管帶熊國斌而起義，陸鐘琦必定命令我們86標進攻85標，我以86標以同室不相操戈為辭，拒絕執行命令，並乘機起義。派人逼令陸鐘琦出城暫住，我們到諮議局開會，推舉都督。”
張樹幟道︰“如此辦法很好。”
兩人作了分工，張到85標發動起義，閻找85標標統黃國梁商議。
黃國梁已接到命令︰10月29日前必須開拔。他問閻錫山是否出發。閻道︰
“不出發，過不去，你帶標部先出發，把隊伍留下，你走了，我反好運用。”
兩人默契，互相配合。
黃國梁因出發命令催逼甚緊，不敢違抗，便同南桂馨率先行隊南下。
張樹幟到85標和緝探隊運動起義，又回來向閻錫山報告，勸閻從速起義。閻決定立即起義，道︰
“85標官長兵士如能響應，即以該標2營攻撫署，本標2營接濟；85標1營兩隊攻警署，兩隊攻滿營，本標1營二隊守軍裝庫，兩隊接濟攻滿營。85標駐城外，今夜入城，諸多不便，必得翌晨進城，出其不意，攻其不備。事成，我諸同志即到諮議局開會，公舉都督。事不成，由東門退出，無堪阻礙，以便舉兵南下，與陝省民軍結合，勢力膨脹，好圖再舉。”
閻錫山派張樹幟到85標發動，囑咐︰“特別注意頭目和下級軍官，將頭目和下級軍官運動好，以他們帶起軍隊，逼迫營長。等運動好，即打電話通知我，暗號為‘債討起’，運動不好的暗號為’債不能討’。”
閻錫山又道︰“你縱使運動不好，也不可離開85標的隊伍，如本標發動時，你在85標能拉多少就拉多少，至少要糾合同盟會員帶隊響應。”
閻錫山又命令劉文英通知張培梅、王贊緒、王棟材、張子奇等，聯絡軍界，準備起義。
張樹幟來到85標一營，找張佔元、梁俊玉、柳殿魁、白路喜、李開成等人，商談起義大事，人愈聚愈眾，一時齊集30多人。張把閻錫山起義計劃當眾宣布，眾人拍手叫絕，當場推張樹幟為司令。
時至半夜，張樹幟令人分頭到各官長門口把守，勸其順應革命潮流，響應起義。他又帶數人到各官長處，曉以參加革命推翻清廷大義，各官長莫不從命，願意共圖大舉。管帶白文惠已走未遇，督隊官苗文華，素抱革命意志，蓄謀已久，對起義極表贊成。
張樹幟與營隊各官見面，宣傳革命，同心共舉，磕頭訂盟，誓共生死。明晨進城，嚴守紀律，勿得搶掠焚毀，致失革命宗旨。隨即發布命令，號召全營士兵持槍站隊，領取子彈。士兵一呼百應，蜂擁齊集，入軍械庫自取槍彈。廣大戰士將鍋碗砸碎，以示“破釜沉舟”決心。
張又派人去85標2營找同盟會員楊彭齡、王嗣昌聯系，告知1營決定立即起義，希望2營同時起義。楊、王表示贊同。經王嗣昌與各隊官聯系，眾人都道︰“我輩素有此意，豈肯任人先我著鞭。”于是，眾人行動起來，並將起義之事報告管帶姚以價。姚雖不是同盟會員，但對清政府的腐敗極為不滿，願協同動作，率隊起義。
姚以價對閻錫山起義計劃頗為贊同。
張樹幟見姚以價地位高，兵權在握，遂與苗文華商量，推姚為司令，統一指揮85標的部隊。
閻錫山召集加入同盟會的86標中下級軍官來他家開會，商量起義︰“我們是遵令開拔，還是起義？”
眾人同聲道︰“我們應該起義！”
閻道︰“85標不同意怎麼辦？騎炮營有沒有辦法？”
眾人道︰“炮兵可以設法，騎兵沒有什麼關系，85標至少也能拉出一半人來！”
閻道︰“好罷！那就等待85標動靜。先把我們86標的行動計劃研究一下！”
午夜，閻錫山接到張樹幟的電話，知道運動成功。便讓86標同志回去照計劃于翌日早晨開城門，迎85標進城。85標攻打撫署前門，86標攻打撫署後門。
撫署偵探瑞祿在閻錫山大門口，見排長李執中出來，拉住他的手道︰“你們開會作什麼來？”李一時語塞，認為事已敗露，造反罪大，便投井自殺。
有人向閻錫山報告李執中自殺，閻心急如焚，仍命令眾人隨時同他保持聯系，照原計劃行動。閻午夜騎馬來到86標標部，召集軍隊，發布起義，並將反動軍官二營管帶瑞墉囚禁起來。
姚以價一夜沒有合眼。次日凌晨，他集合全體官兵誓師起義。楊彭齡、王嗣昌、苗文華發表演說，闡明起義宗旨和革命重要意義。姚以價大聲疾呼︰
“滿清入至，虐我漢人兩百余年，可算是窮凶極惡；清朝皇帝昏聵，官吏貪暴，壓制人民，虐待士兵。現在外患日亟，而滿賊仍用盜憎主人伎倆，諂媚外人，壓制漢人。我們不要當這家奴，要救中國，非先推倒滿清不可。我寧拚個死活，不當這亡國奴。”
姚以價聲淚俱下，眾官兵齊聲道︰“願拚死，願服從大人命令。”
姚以價宣布起義命令︰“苗文華率一營前左兩隊直撲滿城；崔正春率一營右後兩隊，奪取軍裝局，楊彭齡為沖鋒隊長，張煌為奮勇隊長，隨本司令直搗清撫署衙門。”
姚以價宣布起義軍法四條︰“一、不服從命令者斬；二、不勇往直前力戰者斬；三、擾害百姓者斬；四、傷害外人者斬。”
姚以價又派人飛速到炮兵營聯絡。炮兵營班長于鳳山、劉德魁、高永勝得知步兵起義，便立即集合全隊宣布起義，將炮拉出來，作好出發準備。管帶張治堯企圖阻攔，下令全營不許行動，高永勝舉槍向張治堯射擊，張慌忙逃走。于鳳山等便率領炮兵，尾隨步兵之後，攻打滿營。
10月29日凌晨4時，姚以價率85標起義軍來到新南門，城內早有人響應，打開城門，起義軍順利進城。
各隊起義官兵，按照計劃行動。楊彭齡、張煌率隊進攻撫署，隊伍跑步來到巡撫衙門。張煌派兩排人分別把守東、西、南三條街口和撫署門口。協統譚振德得悉兵變，倉皇持劍趕到撫署門口，厲聲道︰
“你們造反啦，趕緊回去，不究！”
楊彭齡道︰“協統也知道革命大義麼？如知，指揮我們向前，否則，請退！”
譚振德不听，力阻不退。楊彭齡舉槍射擊，將譚擊斃。起義軍一擁沖入撫署，撫署衛兵不作抵抗，紛紛潰散。
巡撫陸鐘琦被槍聲驚醒，慌忙整衣而出，剛到二堂，起義軍已涌入。他勃然大怒︰
“我來此沒有一個月，有何壞處，竟如此對我。”
陸鐘琦次子陸光熙緊跟父後，右手開槍射擊起義軍，左手扶其父避退。父子倆人被起義軍亂槍擊斃。
閻錫山率86標圍攻撫署後門的巡防隊，令2營前隊3排長張培梅，右隊3排長金殿元率隊，從撫署後門西圍攻，左隊隊官王纘緒，後隊隊官吳信芳帶隊從撫署後門東圍攻。巡撫馬隊1營管帶譚金標領隊在撫署後門頑抗。閻錫山督兵奮戰，頃刻擊潰譚部。
姚以價和閻錫山前後夾攻，攻下了撫署。
溫壽泉率領陸軍小學堂學生隊佔領了省諮議局。
苗文華一隊起義軍登上城牆，向東沖向滿城。滿城內的兵丁有些還在家里睡覺，起義軍兵臨城牆，才吹集合號。起義軍居高臨下，發起進攻。閻錫山又率隊趕來，並調炮隊向滿城轟擊。炮彈如注，槍彈如雨，清軍抵擋不住，即由東門向馬家花園潰竄，滿營懸掛白旗，派人向起義軍聯絡投降事宜。起義軍佔領全城，太原光復。
閻錫山、溫壽泉、姚以價、喬煦、張樹幟、張瑜等起義領導人在諮議局召集緊急會議，學界、警界、軍界和諮議局均有代表參加，趙戴文、李成林、楊沛霖、徐一清、賈英、姚鴻法等人都參加了會議。
諮議局議長梁善濟主持會議。會議討論建立軍政府，推舉都督等。但梁善濟反對建立新政權︰“官廳不可推倒。”
革命黨人群起反對，說陸巡撫已被擊斃，不推倒官廳，還發動起義作甚？張樹幟一氣之下，拔出手槍，要擊斃梁善濟。
梁善濟嚇得躲到副議長杜上化背後。
閻錫山要大家平靜下來，他主張選姚鴻法為大都督，姚因其父任清廷陸軍部侍郎，堅辭不就。眾人主張選閻錫山為都督。梁善濟等人主張投票公舉都督，且頗有當仁不讓之勢。
張樹幟擔心都督落入梁善濟之手，一個箭步跳到主席台上，將梁擠到身後，大聲疾呼︰“我們選閻錫山為大都督，不要選票，舉手表決。”他即高舉左手，要眾人也舉手。
正當一部分人遲疑張惶之際，周玳掏出手槍拍案而起︰“贊成的舉手。”于是，個個舉起手來。張樹幟檢查，即宣布︰
“一致通過。”
會議又選舉了溫壽泉為副都督，杜上化為總參議，姚以價為總司令。推舉完畢，眾人拍手稱贊。
閻錫山、溫壽泉等，立即組織山西軍政府︰都督、副都督以下，分設七部，軍政部部長溫壽泉兼任，副部長馬開嵩；參謀部長黃國梁，副部長孔繁蔚；軍令部長常樾；政事部長景定成；財政部長曾記剛，副部長徐一清；外交部長喬義生；司法部長張映竹，副部長張宴林、李鳳翔。軍政府設在諮議局，用黃帝紀元年號，稱中華民國，軍政府門前懸掛“八卦太極圖”旗。
85標3營管帶熊國斌對民軍起義極為仇視，產生刺殺都督歹心。這天夜里，熊忽然帶著他的全營官兵來找閻錫山，道︰
“我來保護都督來了。”
閻深知來者不善，便道︰“好罷！你先命令你的隊伍架槍集合，集合好後向我報告，我給他們講話。”
熊集合部隊返回向閻報告，閻乘其不備，一槍將他擊斃，並向他的部下宣布︰“熊國斌是要反對革命，現已被我處決，你們贊成革命的槍架原地候命。不贊成的自動回營。”
有兩連留下，其余潰散而去。
