张太雷一到广东,立即研究制定广东全省的暴动计划,并发起组建了广州起义指挥机构——革命军事委员会,担任委员长。正当准备工作紧张进行时,起义消息泄露。张太雷当机立断,广州起义的枪声于1927年12月11日凌晨提前打响。在张太雷主持下,成立广州苏维埃政府,并任代理主席、人民海陆军委员。
12月12日,广州起义的第二天,敌军攻占了起义军的重要阵地,并分兵直扑起义军总指挥部。张太雷闻讯,立即乘车赶赴前线指挥战斗。车在行驶中遭到敌人伏击,张太雷身中三弹倒在插着红旗的敞篷汽车中,壮烈牺牲。他用自己短短29年的生命历程践行了“愿化作震碎旧世界惊雷”的铮铮誓言。