1906年，清军改制，黎元洪任陆军暂编第二十一协协统，成为湖北军界真正的佼佼者。他在军中获得士兵广泛拥戴，威信极高。1907年，张之洞奉调入京之后，黎元洪则成为湖北新军中真正能够一呼百应的首领。黎元洪出身行伍，却嗜好读书，手不释卷，而且十分爱惜人才。他从日本考察回国后，极力建议张之洞派员到日本学习先进技术与军事。到1906年，湖北地区派出留学生达1360人，占全国派日留学生总数的1/4。这也是日后辛亥革命的中坚力量。黎元洪还以整顿部队为名，招募大批富有新思想的知识青年入伍，仅从黎元洪的家乡黄陂就走出了诸如军事家、政治家、教育家、书法家、医药专家等50多名时代的风云人物。

对当时的革命党人，黎元洪是宽柔的，他睁一只眼闭一只眼，没有维稳镇压。1903年，著名革命党人刘静庵得到黎元洪提拔，后来刘静庵与黄兴的信件被查获，黎元洪也只是让刘静庵辞职了事。1907年，革命党人季雨霖入狱，黎元洪将其保释。1909年，革命党人张汉杰因揭露湖广总督陈夔龙贪赃枉法而获罪，黎元洪为其说情并将其保出……黎元洪被称为“爱护当兵文人、厚重知兵”的“当时名将”。他在军界确实甚得“军心”，有“开明”之号。

1911年10月10日，武昌起义成功，但是革命党的领袖们不在武昌，黄兴、宋教仁远在上海，孙中山还在美国，群龙无首。义军们只有寻找近水楼台，黎元洪是众望所归，但他一时作难。便躲到部下刘文吉家中，自忖：“我身居协统地位，部下兵变，如果革命党失败，我必定会受到朝廷的严厉处分；如果革命党成功，我能否活命也不得而知。”

追踪到黎元洪的革命党人蔡济民要他出来，对他喊话：“黎老师在此，我等侦察确实，毋庸讳言，我等皆公之学生，今日举动，实我公平日教育之所致，对我公绝无残害之理，请公速出，主持大计，不要畏惧，不必怀疑。”另一革命党人朱继烈甚至要举刀自杀以逼黎元洪就范。

因此插曲，黎元洪后来被妖魔化，人们说他在革命发生时吓得躲到床下，甚至说他躲到小老婆床下，说他是“床下都督”。人们还说他被革命的枪声吓破了胆，当义军要他出任军政府首脑时，他连说“莫害我、莫害我”……这些演义都没有事实根据。

事实上，尽管起义军人以枪相逼，让黎元洪做义军都督，但他“态度沉默，不多言语”，三天内一言不发。其间，革命党人多次威逼，甚至要枪毙他。三天后的10月13日，黎元洪最终同意出任都督。这天下午，他在革命党人的劝说下剪掉了辫子，还摸着光头笑道：“有点像弥勒佛了。”黎元洪出任都督之后，一反呆若木鸡之态，即刻主持军政会议，称：“自此以后，我即为军政府之一人，不计成败利钝，与诸君共生死。”

黎元洪接见了美国驻汉口领事，决心“废除封建帝制，建立民国，以共和为政体”。17日，革命党人在武昌阅马场举行设坛、祭天、誓师活动，设黄帝轩辕氏牌位，树“湖北军政府都督黎”大旗。黎元洪宣誓：”以我五洲各国立于同等，用顺天心，建设共和大业！”正式就任大总统。