起义开始，贺龙的20军第1师首先向敌第五方面军朱培德的总指挥部发起进攻，战斗也最为激烈，而结束也最迟。该处之敌为一个精锐警卫团，加上事先得到20军叛徒的告密，已有戒备。当20军1师1、2两团分别从中华饭店和张甲门方向发起进攻，敌已依托有利地形地物，以猛烈火力封锁鼓楼洞口。因而进展不利。贺龙闻讯，急令3、5两团飞师增援，并亲临指挥部督战，还命令警卫连长黄霖带一个排先封锁敌军大门，直到增援部队接火为止。

据当时参加增援的5团1营排长李醒民回忆：大约11点左右，团长命令一营各连，全副武装，赶到军部待命。出发时，全体官兵将袖子和裤腿卷起来，不吹号，不惊动居民。在路上，听到枪声骤起，接着全城枪声大作。他问连长是怎么回事？连长回答，刚才最先响枪的地方，大概是子固路，那里离军部不远。他们跑步赶到军部时，看到周围警戒很严。这时军部一位副官传达贺军长命令说，1团已和他们打上了。命令你们支援1团，从敌人背后越墙打进去。在机枪掩护下，他们搭人梯越墙而过，冲入院中。这时，先头部队已拿下正门鼓楼，在大院展开战斗。我进攻部队逐屋占领，从四面向里压缩，最后打到朱培德军部住房时，敌人从楼上、楼顶和地面组成交叉火力网，据以死守。起义军难以进展。此时5团战士爬上屋顶，先打楼顶之敌，再集中火力，攻打楼内各屋之敌。几经拼搏，全歼朱培德警卫团。但到处找不到该敌团长张朝栋，原来当晚他到窑子里打花牌去了。从俘虏中查出叛徒赵福生，当即予以严惩；其余押往起义军总指挥部，战斗结束时，晨风习习，天色欲晓。

到清晨6时，驻南昌市区的敌军3？000多人停止抵抗，起义军完全控制了南昌。

在起义战斗中，20军教导团顺利歼灭了敌9军第79团，还配合第6团攻敌第80团，歼其大部，其残余向进贤逃窜；第4团在牛行车站附近，单独执行任务，也歼灭了当地小股敌人，顺利完成捍卫南昌的光荣任务。

与此同时，叶挺指挥的24师，首先歼灭了驻天主堂的敌第6军第53团，接着顺利地歼灭了敌第3军第23团和第24团，并占领了敌卫戍司令部。缴获库存枪械1？000多支，并打开监狱，解放出100多名被关押的共产党员和革命群众。

当天，聂荣臻在马回岭领导第25师起义，果断阻截了张发奎的南进，在火车上，将其卫队营缴械，并缴获第二方面军的军旗。于次日开进南昌城，贺龙令所部打扫战场，清点战利品。据参加清点的3团文书后任军械股长的郑小舟回忆：20军在江西省政府和第五方面军总指挥部两处，共缴获步枪2？480支，机枪24挺，八二迫击炮48门，其他军品不计其数。

8月1日这天，晴空万里，阳光灿烂，社会秩序井然。颈挂红领带的起义军战士威严地守卫着重要机关，巡逻在大街小巷。熙熙攘攘的人群在街头围观起义军的安民告示。中共江西省委组织了“江西民众慰劳前敌革命将士委员会”，各群众团体组织的慰问队，抬着猪肉、西瓜，慰问起义军。