1905年（清光緒三十一年）同盟會成立後最重要的實踐活動，就是策劃和發動瞭一系列反清武裝鬥爭。它們是興中會乙未(1895)廣州之役為發端的革命黨人的武裝起義的繼續和發展。
在湘、鄂、贛交界處爆發的萍瀏醴起義，是同盟會成立後的首次發難。1906年春，同盟會總部派遣劉道一、蔡紹南等到當地聯絡會黨，將各派統一在洪江會的旗幟下，聚眾達數萬人。年底，起義首先在麻石爆發。義軍定名為“中華國民軍南軍革命先鋒隊”，在檄文中呼籲“破除數千千年之專制政體”、“建立共和民國”和“使地權與民平均”。義軍迅速發展到三萬人，聲勢浩大，震動長江流域。一部分安源煤礦工人投入瞭戰鬥行列。孫中山又派譚人鳳等前往湘、鄂、贛、蘇、皖發動起義，以為策應。清政府調集瞭五萬軍隊進行鎮壓。義軍轉戰經月，激戰達數十次，迭敗敵軍，終因領導不力和內部不相統屬而被各個擊破。劉道一等犧牲。
1907年，革命黨人在廣東潮州府饒平縣黃岡鎮舉義。5 月，以會黨為主力的義軍千餘人，在陳湧波等指揮下占領黃岡。同清軍激戰於洴州。由於缺乏糧械，義軍在戰鬥六天後解散。這次起義因為消息泄露和革命黨人被捕而提前舉事，以致惠州、欽州和廉州未能按計劃同時發難。6月初，廣東惠州七女湖爆發起義。革命黨人陳純等組織會黨，屢敗清軍。附近各縣會黨紛紛響應，聲勢頗大。後因缺乏武器，堅持十餘日後解散。
1907年9月初革命黨人王和順等在廣東防城（今屬廣西）舉義。先是欽州、廉州農民掀起抗捐鬥爭，當時居留安南（今越南）的孫中山決定借助這種形勢開展武裝鬥爭，於是派遣黃興到欽州策劃新軍反正，又與抗捐群眾取得聯絡，計劃把這兩股力量匯合為“聲勢甚大之軍隊”，據兩廣而出長江。但新軍統領郭人漳佯允倒戈，卻派兵鎮壓抗捐民團。欽州群眾派代表到河內請求孫中山支持，孫中山遂委任王和順為“中華革命軍南軍都督”，前往欽州一帶聯絡會黨、民團，準備舉義。王和順在王光山發難，旋即奪取防城。義軍在告示中申明瞭同盟會的宗旨，受到廣大群眾擁護。由於郭人漳拒絕內應，義軍未能取欽州為根據地，於是轉攻靈山、南寧，破橫州、永涼西城。清政府調集兩廣軍隊合圍，械彈不濟的義軍被迫於9月中旬解散，部分隊伍退入十萬大山。12月初（十月），廣西鎮南關（今名友誼關）起義爆發。孫中山在防城之役失敗後即派王和順到鎮南關策劃新的鬥爭，後又任黃明堂為都督，聯絡綠林、遊勇，指揮起義。黃明堂率領八十名戰士偷襲鎮南關右輔山炮臺，占領瞭鎮南、鎮中和鎮北炮臺。孫中山偕黃興等於次日登上鎮北炮臺，親手發炮轟擊反撲的清軍，並為傷員包紮和取水，指示義軍堅守待援。黃明堂率部與清軍激戰數日，終因彈盡糧絕而突圍。清軍被殲滅二百餘人，義軍隻犧牲瞭兩名戰士。
1908年3月，黃興再次於欽、廉地區舉義。由於孫中山已被法國殖民當局逐出安南（越南），西南地區的武裝鬥爭統由黃興策劃。黃興在河內組織瞭一支約兩百餘人的“中華民國軍南軍”，進襲欽州，並擊敗郭人漳部兩營。此後的兩個月內，義軍轉戰各地，多次擊潰清軍，戰果累累。隻是由於彈藥耗盡，被迫解散。就在這支義軍奮戰時，孫中山在雲南發動瞭新的武裝起義。4月（三月），黃明堂、王和順從安南率隊百餘人入滇，會同清防營的部分起義隊伍，一舉攻占河口。義軍連克城鎮，直指蒙自。隊伍猛增到三千餘人，許多清兵投誠。黃興被孫中山委為雲南國民軍總司令，於5月初赴河口督師。但起義的會黨和變兵多不聽從命令。當他返回河內籌集軍餉和組織援軍時，在安南老街被法國警察拘捕並押解出境。義軍失去瞭指揮官，又缺乏糧食彈藥，加之河口為清軍攻占，隻得從滇、桂退入安南。
1907年，同盟會在廣東潮州饒平縣黃岡鎮起義的情景
河口之役失敗後，同盟會的武裝反清鬥爭一度較為沉寂。革命黨人總結瞭起義失敗的經驗教訓，把起義的主要力量從會黨轉向新軍。經過艱苦的工作，終於使大批新軍兵士和下級軍官加入瞭革命團體。1910年（宣統二年），廣州新軍首次舉義。發難時間原定於2月24日（正月十五），由趙聲、倪映典擔任正、副指揮。後因新軍與警察沖突，引起清方的註意和防范。倪映典隻得在2月12日到燕塘軍營宣佈反正，率領三千士兵進攻省城。義軍在大東門與清軍激戰，倪映典負傷後被捕殺。起義隊伍犧牲瞭百餘人，彈盡潰散。這次起義失敗後，孫中山和革命黨人並不氣餒，積極籌劃再次在廣州大舉，摧毀搖搖欲墜的清王朝。同盟會集中瞭人力和財力，作瞭較為充分的準備，在1911年4月27日發動瞭武裝起義。這次被稱為黃花崗之役的戰鬥雖然也失敗瞭，但卻成為辛亥革命的前奏（見黃花崗七十二烈士）。
從1906年起，同盟會主要是在西南地區發動瞭多次起義。除上述的武裝鬥爭外，四川、貴州等地的革命黨人也策劃瞭一系列起義。由於缺乏充分的群眾基礎，發難條件不夠成熟，以及領導不力和其他原因，多次起義都以失敗告終。但是，革命黨人和群眾的英勇戰鬥無疑促進瞭廣大人民的覺醒，在政治上打擊瞭清朝統治者，從而為辛亥革命的爆發作瞭準備。