陈其美任同盟会中部总会庶务部长。10月，武昌起义爆发，陈其美沪军攻入浙江杭州。时清兵多为革命党支持者，遂不攻而下，11月5日即控制市区，11月6日抵抗结束。后在上海获举为沪军都督。1912年，陈其美在孙文的许可下，派蒋中正与王竹卿，于1月14日刺杀光复会首领陶成章于上海广慈医院。3月，被任命为唐绍仪内阁工商总长，未就任。因议员发难，指责其“盘踞沪上，拥兵自雄，军政府应撤不撤，梗国家之统一”，7月31日辞去都督。1913年，二次革命时，陈其美任上海讨袁军总司令。7月23日，按照事先计划，陈宣佈上海独立