汉阳保卫战陆陆续续打了近10天，虽然革命军竭力抵抗，但北洋军毕竟占据了各方面的优势，冯国璋率部渐渐逼了上来。汉阳形势危急，军政府机关各人员激愤异常，纷纷要求惩办不得力将领和上前线杀敌。参谋部副部长杨玺章、军务部副部长张振武等率领学生军数百人渡江增援，《大汉报》主笔胡石庵也到战地慰问、探访。26日晨，在湘军将领刘玉堂等的支援下，先后收复磨子山、扁担山。胡石庵作《甘候行》一首纪念：“墨云压天黑风吼，百八健儿衔枚走。雄师一奋万怪逃，笑把芙蓉握两手……人生百年一弹指，仗有浩气亘山河。”
清军强硬反弹，用重炮轰击两山，坚持在山顶的刘玉堂壮烈牺牲，两山得而复失。进攻锅底山的张振武部也被击溃，他本人被清军击伤，失足掉在水里，亏得别人救起，才后退到十里铺。清军把握时机，步步进逼，甲支队突破三眼桥防线，夺取了汤家山，并与乙支队汇合，合力进攻十里铺。第四镇统制王遇甲也渡过襄河，占领了黑山。革命军全线溃散，湖南第一协退到武昌，第二协退到鹦鹉洲，杨玺章阵亡。当夜，黄兴悲愤地说：“汉阳失守，吾何颜见人，唯有死耳！”想以死殉职，众人苦劝，最后退往武昌。27日拂晓，北洋军军攻占梅子山，随即兵分三路，一路攻龟山，两路夹攻汉阳。上午十一点，占领龟山，取得了至关重要的制高点。这个时候，革命军的精干主力已伤亡殆尽，没有经过训练的新兵根本不是北洋军的对手，连连后退。虽然组织了几支敢死队。但与大局无补，反而将仅有的力量全部消耗光了。当天下午，冯国璋占领汉阳。
整个汉阳之战，革命军前后伤亡共约3300余人，北洋军的伤亡略少。也达到了近2000。但冯国璋实现了其战略意图，占领了汉阳。形成了对武昌的继续威慑。
等全部部队撤退完毕后，军政府召开了紧急会议。黄兴悲愤万分，深以汉阳失守为愧，建议放弃武昌，顺流而下进攻南京（从一个极端发展到另一个极端。还念念不忘进攻）。黎元洪赞同黄兴地意见。但是多数革命党人强烈反对，范腾霄、张振武等慷慨陈词，表示武昌是首义之地，决心要与城共存亡。张振武拔刀起立。大声说：“敢言放弃武昌者斩！”全体掌声如雷。一致同意坚守武昌。黎元洪虽然心里不乐意，但众意难违，勉强应承下来。但是因为这件事，他和张振武之间起了矛盾。
黄兴见众人不采纳律平等；赵尔丰交出政权后，仍带边兵处理藏边事务，但暂不离成都，以备顾问；保护外人，禁止焚掠等。以蒲殿俊为军政府都督，朱庆澜为副都督。27日，赵尔丰宣布四川地方自治，大汉四川军政府成立。
革命党人对于蒲、赵之间的协定内容相当不满，曾在西校场召集民众大会予以公开驳斥，重庆方面在报纸上逐条予以批驳。他们认为，只要赵尔丰继续盘踞成都一天，四川的革命形势就还没有根本好转，重庆方面甚至动了西征的心思，只是因为内部纷争没有成行。
反观成都方面，军政府建立的摇摇欲坠，在妥协基础上接管政权的蒲殿俊毫无行政经验，又没有勇于任事的魄力，副都督朱庆澜是浙江人，在土客籍矛盾很突出的情况下，也不能指挥如意。城中新军与民军杂处，政府中新旧官吏同署办公，互不融洽，少数革命党人在其中也无所作为，新政权极其软弱无力，这一切的一切都预示着成都政权的危机。