两个多月后，即1907年12月，孙中山发动了对清廷的第六次打击，这就是有名的镇南关起义，也称丁未镇南关之役。

其实在防城起义以前，孙中山已在注意镇南关的军事。从战略上，他是这样考虑的：以镇南关为主要牵制，同时攻取水口关，两日内袭取凭祥、龙潭；再两日克复龙州，进取南宁。南边袭击河口，拥有风魔岭天险，这就可以直接控制蒙自。通过这里，又可走建水一线，袭扰昆明；同时潮州陈涌波、许雪秋正待再起，黄兴家乡，正有马福益会党也在卧薪尝胆……四面蜂起，就是清朝廷的四面楚歌。

黄明堂首先发动。此前两月，孙中山已派黄明堂为镇南关都督，预为准备。

11月21日，在越南河内，孙中山招集黄兴、胡汉民及三合会首领多人，密商起义事宜。12月初，黄明堂奉孙中山之命，率广西健儿攻打镇南关，携带快枪四十支，由山背间缒绳直取右辅山第三炮台，守军猝不及防，纷纷投降，革命军乘胜占领第二、第一炮台。清军大举反扑，义军暂时撤至河内等处，但翌日义军即开始反击。孙中山、黄兴、胡汉民、胡毅生以及日本义士池亨吉、法国退职军人狄氏等人，乘火车北进，傍晚抵达镇南关，以火炬照明登山。目的地是镇南关的山背，至少爬山四个小时。黄兴因为胖，胡汉民因为瘦，法国军官因为背有工具箱，他们三人皆气喘吁吁。起义军所据者，是山上三个炮台。4日上午，清军援兵龙济光、陆荣廷部队开始攻击。孙中山、黄兴命令发炮，狄氏亲自操炮，向远距离清军队形轰击。狄氏平时虽抽鸦片烟，技术却不含糊，一炮过去，正中敌心，顿时死伤六十多人，其前进队形立马混乱。于是大、小炮更密集轰击，只见敌营处处冒烟。

敌人靠近时候，孙中山、黄兴亲自操枪射击，打中不少敌人。起义军有人负了伤，孙中山亲自去抢救包扎。他早年就翻译过红十字方面的专业救护著作，又是医生出身。孙中山感慨地说：“反对清政府二十余年，此日始得亲发炮击清军耳！”

晚上，黄明堂率部留守，孙中山、黄兴从小路下山，因天下大雨，无法火炬照明，夜半方抵达山下同志家。陆荣廷即率四千清兵反攻，黄明堂率部坚守七昼夜，以援军未至，众寡悬殊，乃突围下山。镇南关之役打到这个地步还算不错，但就整个战略而言，未达目的。原先的意图是袭取镇南关后，即占领三要塞，集合十万大山一带的会党，会攻龙州。因为战事失利，只好放弃了。