1906年，清軍改制，黎元洪任陸軍暫編第二十一協協統，成為湖北軍界真正的佼佼者。他在軍中獲得士兵廣泛擁戴，威信極高。1907年，張之洞奉調入京之後，黎元洪則成為湖北新軍中真正能夠一呼百應的首領。黎元洪出身行伍，卻嗜好讀書，手不釋卷，而且十分愛惜人才。他從日本考察回國後，極力建議張之洞派員到日本學習先進技術與軍事。到1906年，湖北地區派出留學生達1360人，佔全國派日留學生總數的1/4。這也是日後辛亥革命的中堅力量。黎元洪還以整頓部隊為名，招募大批富有新思想的知識青年入伍，僅從黎元洪的家鄉黃陂就走出了諸如軍事家、政治家、教育家、書法家、醫藥專家等50多名時代的風雲人物。
對當時的革命黨人，黎元洪是寬柔的，他睜一隻眼閉一隻眼，沒有維穩鎮壓。1903年，著名革命黨人劉靜庵得到黎元洪提拔，後來劉靜庵與黃興的信件被查獲，黎元洪也只是讓劉靜庵辭職了事。1907年，革命黨人季雨霖入獄，黎元洪將其保釋。1909年，革命黨人張漢傑因揭露湖廣總督陳夔龍貪贓枉法而獲罪，黎元洪為其說情並將其保出……黎元洪被稱為“愛護當兵文人、厚重知兵”的“當時名將”。他在軍界確實甚得“軍心”，有“開明”之號。
1911年10月10日，武昌起義成功，但是革命黨的領袖們不在武昌，黃興、宋教仁遠在上海，孫中山還在美國，群龍無首。義軍們只有尋找近水樓臺，黎元洪是眾望所歸，但他一時作難。便躲到部下劉文吉家中，自忖：“我身居協統地位，部下兵變，如果革命黨失敗，我必定會受到朝廷的嚴厲處分；如果革命黨成功，我能否活命也不得而知。”
追蹤到黎元洪的革命黨人蔡濟民要他出來，對他喊話：“黎老師在此，我等偵察確實，毋庸諱言，我等皆公之學生，今日舉動，實我公平日教育之所致，對我公絕無殘害之理，請公速出，主持大計，不要畏懼，不必懷疑。”另一革命黨人朱繼烈甚至要舉刀自殺以逼黎元洪就範。
因此插曲，黎元洪後來被妖魔化，人們說他在革命發生時嚇得躲到床下，甚至說他躲到小老婆床下，說他是“床下都督”。人們還說他被革命的槍聲嚇破了膽，當義軍要他出任軍政府首腦時，他連說“莫害我、莫害我”……這些演義都沒有事實根據。
事實上，儘管起義軍人以槍相逼，讓黎元洪做義軍都督，但他“態度沉默，不多言語”，三天內一言不發。其間，革命黨人多次威逼，甚至要槍斃他。三天後的10月13日，黎元洪最終同意出任都督。這天下午，他在革命黨人的勸說下剪掉了辮子，還摸著光頭笑道：“有點像彌勒佛了。”黎元洪出任都督之後，一反呆若木雞之態，即刻主持軍政會議，稱：“自此以後，我即為軍政府之一人，不計成敗利鈍，與諸君共生死。”
黎元洪接見了美國駐漢口領事，決心“廢除封建帝制，建立民國，以共和為政體”。17日，革命黨人在武昌閱馬場舉行設壇、祭天、誓師活動，設黃帝軒轅氏牌位，樹“湖北軍政府都督黎”大旗。黎元洪宣誓：”以我五洲各國立於同等，用順天心，建設共和大業！”正式就任大總統。
