下旬，清军又集中数千兵力，由新沟渡河至蔡甸，准备向汉阳进攻。黄兴召集各部队长官打气，认为全国十分之七八为民军所有，各省纷纷响应，请大家努力支撑。

在上海的各省代表，陆续致电黄兴、黎元洪，承认武昌为民国中央军政府。学者黄侃拜访黄兴，本来黄侃从湖北蕲春周边各县已纠集三千余人，欲作为补充兵力，投到黄兴麾下，惜因奸人阻挠，功亏一篑。兵力缺乏，能战之士更少，于是黄兴致函江西李烈钧，促赣军速派部队支援。21日，清军以马队向三眼桥反复冲锋，均被打退。随后，清军因在此处难以得手，遂转攻美娘山，并迅速占领。民军骑兵由马队第二标第二营管带祁国钧率精兵七十余人抵死反冲锋，击毙清军指挥官，斩获甚多，阵地由此夺回。几乎同时，武昌花园一带阵地由来援的湘军协统刘玉堂指挥，和清军展开激战，冲锋多次，均被敌方机枪压制，未能攻克。刘玉堂在此役不幸中弹阵亡。

26日早晨，熊秉坤所部为敌人所截击，力战突围。走到南门，众人争船抢渡，士兵纷纷落水，溺水而亡者三百余人。随后，花园山、扁担山等处阵地被清军突破，总司令部所在地已暴露在敌人炮火之前，于是紧急搬离汉阳兵工厂的物资。

战局逆转，军心涣散，黄兴失去驾驭能力，部队全线坍塌。总司令部为敌炮摧毁。辎重营长胡祖绳唯恐仓库被敌人利用，纵火焚烧之。黄兴见援兵无望，又见仓库烈火熊熊，认定大势已去，即放弃指挥。

此时参谋部副部长杨玺章因督战而阵亡，可用的成建制部队更少。黄兴见汉阳已失，欲自裁以谢同胞，被黎元洪派人保护阻拦。至此军政府在不得已情况下，黄兴主张放弃武昌，率所余火种转攻南京，将南京建为稳固根据地后，再图恢复。现武昌不支，若强撑至坍塌，导致动摇各省，将得不偿失。

黄兴等人撤至武昌后，军政府召开紧急会议。黄兴在会上主张弃守武汉。陈果夫也认为黄兴所言有理，既然武汉难保，不如光复南京，来个围魏救赵。未能取得共识，孙武、张振武，立即起而顶撞黄兴的言论，他二人以为，现在各省势力最堪依靠，如果急电乞援，必有收获，胜负尚未可知，主张固守武昌。张振武甚至拍案而起，拔剑斫地，表示愤慨，声言必将抵抗到底。黄兴于11月27日夜渡江至汉口，次日搭船东下。

当天熊秉坤由沌口渡江，寻找黄兴，则黄兴已退往南京了。城内民房被敌弹击中燃烧，人人自危。

黄兴退却前，黎元洪召集军事会议。座中有人请报告汉阳情形，黄仍着草鞋悬水壶，方渡江而来，神态如常，并未惊慌。他说：“兄弟决心放弃汉阳者，因鄂军与湘军不能一致，湘军中防营与新兵意见亦异，而敌势猛锐，战守毫无把握，逐焚粮台，毁枪炮厂，免资敌用。今日开会，如都督决心放弃武昌，以免炮火累及无辜：余更将率全军增援南京。”

据张之本回忆，当时情形尴尬而紧张，大家听黄兴这样打算，满座无语。

在场人士咸抱有不成功便成仁之决心，岂肯轻言弃守？如果不是黄兴平素的威望，只怕早已群起而攻之了！当时由留日海军学生范腾霄起立发言：“苟汉阳失守，系在于军队之不和，此辈军队，既不能守汉阳，又奚能攻南京？且南京已另有革命党人作战，鄂军千里跋涉，能有若何助力尚不可知；而武昌首义，全国瞩目；轻易弃守，或以为我辈势力已告崩溃！诸公必须抱与城共存之决心，以待天下英豪之响应。”全体热烈鼓掌，空气颇为紧张。黄兴说：“众志成城，武汉付托诸公；兄弟决率一部助攻南京。”其民主风度，予人印象甚佳。