I 1910 besluttede den 80 år gamle Díaz sig for at afholde valg, så han kunne få endnu en præsidentperiode. Han mente at han for længst havde udelukket alle seriøse modstandere i Mexico; men Francisco I. Madero, en akademiker fra en velhavende familie, valgte at stille op som modkandidat og fik hurtigt udbredt støtte i befolkningen, selvom Díaz fængslede ham. Da det officielle valgresultat blev offentliggjort, blev Díaz udråbt til at have fået næsten samtlige stemmer, mens Madero i alt kun havde fået nogle få hundrede stemmer i hele landet. En så åbenlys valgsvindel var mere end hvad befolkningen ville gå med til og der udbrød uroligheder. Madero forfattede et dokument kendt som Plan de San Luis, hvori han opfordrede det mexicanske folk til den 20. november 1910 at gribe til våben og kæmpe mod Porfirio Díaz regering. Dermed begyndte hvad der nu er kendt som den Mexicanske revolution ("Revolucion Mexicana"). Madero blev fængslet i San Antonio, Texas, man hans plan fungerede på trods af at han sad i fængsel. Den føderale hær blev slået af de revolutionære styrker anført af, blandt andre, Emiliano Zapata i syd, Pancho Villa og Pascual Orozco i nord, samt Venustiano Carranza. Porfirio Díaz tog sin afsked i 1911 for "den offentlige ro og ordens skyld" og gik i eksil i Frankrig, hvor han døde i 1915.