在苏州这边起事的时候，上海方面也同时发动了。在之前经过几方面的协商，决定在11月3日这天兵分三路起义：第一路，铁血救国党这边由马汉龙全权负责军事上的作战，由宝山一带向淞沪、闸?北进军，光复会负责策反巡防营加入战斗，在暗中马汉龙已下令让潜伏在巡防营内的铁血救国党成员率部服从光复会领导人李燮和的指挥，由西向东进攻淞沪方向。
第二路，在南市一带，由上海滩地方绅士和工商界代表们推举的李平书的侄儿李英石率上海武装商团进攻县城和县城周边其他地区。李英石也是萧震雷推举领导商团武装起义的，再加上他是日本士官学校毕业，又是李平书的侄儿，因此也还算服众，特别是武装商团副司令蔡威得到了萧震雷的授意，让他听从李英石的命令。
第三路，由同盟会的陈琪美率部队进攻江南制造局，由于同盟会在上海滩并没有兵权，因此陈琪美只能连同把兄弟刘福彪召集青帮子弟组成一百多人的敢死队，手上的四五十条枪还是从武装商团借来的，原本武装商团是要分别来帮助进攻江南制造局，但陈琪美担心武装商团图谋江南制造局的大量军火，因此严词拒绝了李英石提出支援的提议，和刘福彪带着一百多敢死队进攻江南制造局。
铁血救国党这边，马汉龙率领振华公司护卫队两千多人携带重机枪、掷弹筒、迫击炮、山炮、大口径野战榴弹炮从宝山向淞沪方向发起进攻，一路势如破竹，清军莫不能挡，纷纷望风而逃，更多丢枪投降，而光复会的李燮和则率领策反过来的清军巡防营从西面夹击，不到半日工夫，淞沪各地和沿海炮台全部被起义军占领。
铁血救国党和光复会这边起义的成功，大大刺激了李英石和陈琪美，下午李英石率商团两千多人向县城发起了猛攻，在四门火炮的轰击下，南城门轰然倒塌，副司令蔡威率部冲进了县城内，一路攻占了县衙、道台他们，道台刘燕翼听到风声在起义军还没有打到道台衙门之前就逃到了租界躲藏起来，并且带走了一部分道库官银在外国银行的存单和存折，在租界内做起了寓公。
由于萧震雷早有指示，占领县城之后，蔡威迅速接管了县库房和道库，收缴了官府的钱财在银行或钱庄的存单和存折，并接管财政大权并直接控制住如大清银行这些官方金融机构，同时收拢清军溃兵，将清军归并聚集起来重新打乱编成一支军队。
受到刺激的陈琪美等同盟会等人在没有兵权的情况下，陈琪美只能和刘福彪带着青帮子弟组成的敢死队一百多人与下午四点向清军控制的江南制造局发起了猛攻。由于枪械不足，事前他不得不向蔡威借了四五十支步枪才勉强给这一百多敢死队员凑够了武器，并且自制了若干土炸弹。
在带着敢死队来到江南制造局门口之后，陈琪美立即命令刘福彪率部向制造局发起决死冲锋，但驻守在江南制造局内的总办张士珩早有准备，门口堆起了齐人高的防御工事，防御大门内摆放着两挺装好弹链的马克沁重机枪，当刘福彪率领敢死队发起决死冲锋时，清兵们纷纷开火射击，特别是两挺重机枪喷射出凶猛的火舌，敢死队员纷纷倒地，就连刘福彪也被子弹击中胳膊负伤。
进攻一刻钟之后，敢死队死伤过半，且在刘福彪也受伤的情况下，陈琪美心急如焚，他不得不下令敢死队退回到安全地带再做计较。
陈琪美知道现在强攻根本不可取，强攻只能徒增伤亡，因此他决定孤身一人进入江南制造局说服总办张士珩，对之晓之以理、劝其投诚革命，免遭流血之祸。
面对孤身一人进入制造局的陈琪美的软硬兼施，张士珩哪能不清楚陈的打算？他不但丝毫不为所动，反而命令手下清军士兵将陈琪美绑起来，并且下令将陈琪美押往制造局门口砍头示众，以震慑那些残余的敢死队员。
这时一个叫张杏村清军士兵立即站了出来劝说张士珩，对其晓以利害关系，说张士珩的亲人子女都在外面，一旦杀了陈琪美，革命党人怀恨在心，日后要报复怎么办？张家恐有灭门之祸啊。张士珩闻言深以为然，放弃了杀死陈琪美的打算，并命清兵将陈琪美捆绑在制造局的卫生间内。
陈琪美被抓紧江南制造局的消息很快传播出去，正在与蔡威接管上海县衙和道台府的李英石听到消息立即就要亲带一部分人马前往救援，此时蔡威拦住他说：“上海县城初定，需要英石兄坐镇主持大局，至于区区一个江南制造局而已，就由小弟带一队人马前去营救，今晚七时之前必然拿下制造局救出陈琪美，彻底光复上海！”
李英石对蔡威的极为欣赏，欣然答应：“好，一切就拜托你了，陈琪美是同盟会在上海滩的重要人物，不容有失，一定要尽全力救他出来！”
“司令放心，我去去就来！”
蔡威早就知道凭陈琪美那些人根本就攻不下江南制造局，他正等着这个机会呢，因此当即率领六百人前往江南制造局，当他们赶到江南制造局的时候已经是傍晚六点时分，刘福彪正带着剩下的敢死队员躲着安全抵挡，他胳膊上还缠着纱布，纱布上沾染了鲜血。
蔡威当即命令武装商团的士兵向江南制造局发起进攻，武装商团的武器装备明显要敢死队强得多，不仅人人都有精良步枪，而且还有手榴弹、重机枪，蔡威来的时候还带了一门火炮，当火炮架起向制造局门口轰了两炮之后，蔡威立即命令士兵发起了冲锋，门口清军守军已被炮弹炸得伤亡惨重，根本组织不起有效的抵抗，被蔡威指挥起义军轻易冲进了制造局内，不到半个小时，江南制造局落入起义军的手上，总办张士珩也被抓获。
由于萧震雷早就有过秘密指示，攻下江南制造局之后不能对制造局的管理人员和工人造成伤害，因此张士珩等人虽然被抓了，但是没有受到什么伤害。
蔡威将张士珩找来说道：“现在上海滩全境已经光复，制造局也被我铁血救国党占领。张总办，你是一个人才，我们党魁萧先生说过，江南制造局之所以变成现在这副光景，错不在你，而在于清廷方面，现在你有两个选择，第一，收拾东西回家，我们也不会把你和你的家人怎么样，第二，留下来继续管理江南制造局，但是这以后不能跟以前一样了，要用心将制造局办起来，要培训足够的合格工人把机器都开动起来为我们生产枪支弹药，顺便把江南造船也管理起来，要让造船厂重新开工，建造大型战舰为国争光，如果有什么问题，你可以直接向我报告，主要合情合理的，我定然会全力支持你，你看怎么样？”
张士珩被抓之后原本依然心死，可听了蔡威的这番话之后心思又活络了，他本就当任过北洋军械局的总办，又管过武备学堂，是李鸿章的外甥，接触到的人物不知凡几，见识也是颇为广博。如果是被同盟会或者光复会抓到，他相信自己必定不死也会脱层皮，眼见这铁血救国党的人不但不杀他，还要重新启用他，这让他颇为感动和感慨，当即整理衣裳下跪行礼道：“必然不负大人所托！”
蔡威连忙将他扶起道：“张总办，不，我代表铁血救国党上海支部和上海起义军指挥官马汉龙任命你为制造局新任总经理，我是你的直接领导，由你全权负责制造局内一切大小事务，尽快让制造局内和造船厂全部开动起来，如果缺乏资金，你写个报告过来找我，我会替你解决，对了，我们革命军不叫大人了，叫我长官就可以了，我们也不兴下跪行礼，以后要注意哦！”
张士珩笑道：“知道了！”
蔡威又道：“还有，你等会安排人准备一下将制造局内所有已经生产出来的枪械、火炮、子弹和炮弹都集中起来，待会我们的军队会过来接收带往南方前线为进攻江宁做准备！”
张士珩拱手严肃道：“长官放心，卑职马上就安排人去准备！”
不久，马汉龙派人来接收制造局的成品武器弹药，将这些弹药全部拉走，并且留下一个团的兵力驻守江南制造局和造船厂。
上海滩这边光复之后，萧震雷很快就接到了马汉龙、蔡威和其他留守在上海滩的铁血救国党高层的电报，恰逢此时萧震雷也接到了派往江苏其他地方各地军队的纷纷发来已经占领江苏长江以南所有地盘以及长江入海口以东地区的地方。
上海方面的电报向萧震雷请示我方对于组建军政府的态度，萧震雷指使无须管军政府的组建事宜，这些由同盟会、光复会和立宪派去折腾，我方只需要抓紧军权和财权，取得一个军令部长的职位、并且立即组织招兵事宜即可，马汉龙接到指示之后当即遵照指示而行。