Lokakuussa 1911 puhkesi Wuchangin kaupungissa kapina Qing-dynastiaa vastaan. Changshassa opetus keskeytettiin, ja kapinointia ihaillut Mao värväytyi Sun Yat-senin vallankumousarmeijan riveihin. Hän sai hyvää palkkaa, ja osan velvollisuuksistaan hän teetätti maksua vastaan siviileillä. Sotatoimiin Mao ei osallistunut, ja vapaa-aikansa hän käytti lueskellen. Kuuden kuukauden palveluksen jälkeen hän pyysi eroa armeijasta voidakseen palata opintojensa pariin. Xinhai-vallankumous osoitti Maolle aseellisen toiminnan poliittisen vaikutusvallan. Keväällä 1912 keisarikunnan tilalle perustettiin ensimmäinen Kiinan tasavalta.