Pensando en esto, Madero declaró inmediatamente que no era su intención organizar un movimiento armado. La verdad era muy distinta. Aunque nunca le gustó la idea, Madero sí estaba planeando la revolución. La necedad de Díaz lo había acorralado. A pesar de su inexperiencia y de sus dudas, Madero sabía que podía sembrar unidad y dar ideas democráticas a una revolución que de cualquier modo habría estallado en México. Desde su refugio, Madero redactó un documento que serviría para justificar sus acciones. Por conveniencia, el documento fue llamado Plan de San Luis, y era muy claro y muy directo. Empezaba explicando las ideas políticas que justificaban la lucha armada. Luego criticaba al dictador por negarse a dejar el poder y afirmaba que el Partido Antirreeleccionista era el único capaz de salvar al país. Además, Madero declaraba nulas las elecciones y se proclamaba presidente provisional, se comprometía a presentar cuentas claras y a convocar a elecciones generales tan pronto como la capital y más de la mitad de los estados estuvieran en manos de las fuerzas revolucionarias. Por último, señalaba el día 20 de noviembre para empezar la revolución y convocaba a los mexicanos a tomar las armas contra Díaz.

    El Plan de San Luis se distribuyó rápidamente en México. Varios rebeldes en distintas partes del país recibieron dinero y municiones. Esperando levantamientos en Puebla, Hidalgo, Guerrero y Chihuahua, el propio Madero se preparó para atacar Piedras Negras el 19 de noviembre.

     Las cosas comenzaron a complicarse días antes del levantamiento. El gobierno de Díaz no estaba cruzado de brazos: informadas de los planes revolucionarios, las autoridades desarticularon grupos de conspiradores en diversos estados del país, interceptaron cartas y cargamentos de armas rebeldes. Por último, informaron a la prensa que había sido descubierto un complot contra el gobierno y que se había arrestado a casi todos los conspiradores. Estas acciones provocaron que se adelantara y fracasara un breve levantamiento armado en la ciudad de Puebla, que dio a la revolución sus primeros mártires: los hermanos Serdán.

    Los fracasos se repitieron por el país durante la primera fase de la revolución. Mal armados y peor organizados, los rebeldes no consiguieron que los levantamientos planeados para el 20 de noviembre fueran simultáneos ni efectivos. En la capital, los rebeldes no se atrevieron a tomar las armas. En Jalisco, Guerrero y el Estado de México hubo algunos disturbios que las autoridades controlaron rápidamente. Sólo en seis estados empezaron sin éxito movimientos armados entre el 19 y el 22 de noviembre. Los mayores enfrentamientos ocurrieron en la parte norte de Durango, Chihuahua y Coahuila, donde los rebeldes fueron vencidos con dificultad. Muchos de ellos se dispersaron, retrocedieron a las montañas y tuvieron que recurrir a tácticas de guerrilla para sobrevivir.

    El propio Madero tuvo que renunciar a sus planes de atacar Ciudad Juárez y se ocultó en un pueblo llamado El Indio. Enterado de los fracasos de su gente, concluyó que el levantamiento había estado mal organizado y que el pueblo no había correspondido a su llamado. Entonces regresó a San Antonio para descubrir que incluso su familia había decidido aceptar la derrota. Desalentado, Francisco y su hermano Raúl viajaron de incógnito a Nueva Orleans, donde pasaron el mes de diciembre en una tremenda estrechez económica.

    También Madero estaba a punto de darse por vencido cuando recibió buenas noticias. En Chihuahua, los revolucionarios seguían luchando y comenzaban a obtener victorias sobre los federales. Había además nuevos levantamientos en Coahuila, Zacatecas, Durango y Veracruz. Estas noticias le devolvieron los ánimos y decidió volver a México en cuanto fuera posible para cumplir sus obligaciones como caudillo revolucionario. A finales de diciembre regresó a El Paso, donde esperaría la oportunidad para unirse a las fuerzas de Pascual Orozco, quien estaba decidido a tomar Ciudad Juárez.

    Así estaban las cosas cuando el gobierno americano descubrió su escondite y dictó una orden de arresto en su contra. No había tiempo que perder. Madero cruzó la frontera el 14 de febrero de 1911. En Guadalupe, Chihuahua, prometió que su movimiento respetaría los intereses estadunidenses en México. Acto seguido buscó el modo de pedir préstamos a personajes adinerados que confiaran en el futuro de su movimiento.

    Pero el principal problema de la revolución no era el dinero sino la inexperiencia de sus tropas. Madero quiso imponer disciplina y exigió que todos lo reconocieran como presidente provisional. Esto no fue del agrado de algunos de sus generales. Dentro del ejército maderista comenzaba a haber luchas de poder y divisiones tanto por parte de los liberales de Ricardo Flores Magón como de algunos caudillos que no compartían completamente las ideas democráticas de Madero.

    A pesar de estas diferencias, el movimiento siguió creciendo. Los revolucionarios vencían ahora en Sonora y en Sinaloa. En Casas Grandes, los maderistas sufrieron un revés. Madero luchó con valor, fue herido y tuvo que retirarse a un rancho cercano a Chihuahua, donde dedicó un mes entero a reorganizarse con el apoyo de Pascual Orozco y Francisco Villa. A pesar de la derrota de Casas Grandes, Madero confiaba en que la revolución terminaría muy pronto. Los alzamientos se habían extendido ya a Zacatecas, Aguascalientes y Jalisco. Había también importantes movimientos armados en el sur del país. Cada vez era más evidente que el gobierno de Díaz no sería capaz de detener a los rebeldes. Lo que más preocupaba a los federales era la situación en Chihuahua, donde aquéllos habían comenzado a aislar ciudades y guarniciones atacando las vías del ferrocarril. Hoy sabemos que el ejército federal tenía más de treinta mil hombres, mientras que los revolucionarios nunca fueron más de veinte mil. Aun así, la soberbia de los federales y la buena suerte de los rebeldes acabarían por darle la victoria a los maderistas. Confiados en su fuerza, y mejor organizados que antes, a finales de abril Madero y Orozco emprendieron su camino hacia el norte con el propósito de tomar Ciudad Juárez.

    Cuando notaron que las fuerzas revolucionarias eran más poderosas de lo esperado, las autoridades decidieron tomar medidas políticas para detenerlas. Díaz propuso al Congreso suspender las garantías individuales, cambió a gobernadores impopulares, renovó su gabinete y hasta propuso que se prohibiera la reelección y se promoviera la división de las grandes propiedades campesinas, así como una reforma judicial. Además, el dictador pidió permiso para que el impopular vicepresidente Corral se ausentara por motivos de salud. A Madero no le bastaron estas medidas. Aunque las veía como triunfos de su movimiento, no quiso ceder e insistió en que se declararan nulas las elecciones y se celebraran otras.

    El gobierno intentó negociar con los revolucionarios por mediación de algunos amigos de Díaz. En febrero enviaron a miembros de la familia Madero a dialogar con representantes del jefe revolucionario en la ciudad de Corpus Christi, Texas. El doctor Francisco Vázquez Gómez, que había sido nombrado por Madero agente confidencial de la revolución, se negó a asistir a la reunión y no se llegó a ningún acuerdo. El gobierno hizo un nuevo intento de negociar en Nueva York, adonde envió a Limantour, que era amigo de la familia Madero. La negociación fue difícil pero al final las partes redactaron un proyecto de acuerdo que sería estudiado por Díaz y por Madero.

    Esta vez, Vázquez Gómez intentó convencer a Madero de que aceptara las propuestas del gobierno. Fue inútil. Las negociaciones volvieron a empantanarse. En abril, los maderistas tomaron posiciones alrededor de Ciudad Juárez. Madero exigió la rendición al general Juan Navarro, jefe de la guarnición. Navarro respondió que no estaba autorizado a rendirse. Todo estaba listo para el ataque, pero el doctor Vázquez Gómez consiguió retrasarlo enviando a Francisco León de la Barra un telegrama en el que exageraba el poder de los revolucionarios y advertía a Madero que un ataque a la ciudad fronteriza podía provocar una intervención del ejército estadunidense. Al principio Madero se mantuvo firme en su decisión, pues se sentía preparado para vencer. Las negociaciones podrían hacerse después de que se tomara la ciudad. Vázquez Gómez insistió hasta que Madero aceptó negociar una vez más con el gobierno.

    Esta vez el gobierno envió a sus representantes a entrevistarse con Madero. El caudillo les hizo saber que seguía exigiendo la renuncia del dictador y suspendió el ataque por cinco días para dar tiempo a los comisionados de comunicarse con el gobierno. En la siguiente sesión Madero informó a los enviados de Díaz que estaba de acuerdo en negociar mientras se estableciera el principio de "Sufragio efectivo, no reelección". Pidió además que la revolución nombrara a catorce gobernadores y cuatro ministros, la evacuación de Sonora, Chihuahua y Coahuila por las fuerzas federales, y la restauración del orden en estas zonas a cargo de las tropas revolucionarias. Por último, pidió la renuncia del vicepresidente Ramón Corral.

    A muchos de los hombres de Madero les sorprendió que esta vez el caudillo no hubiera insistido también en la renuncia de Díaz. El jefe revolucionario les explicó que si el gobierno cumplía con sus condiciones, el dictador de cualquier modo acabaría por renunciar. Mientras esperaban la respuesta del gobierno, siguieron discutiendo sobre la necesidad de que Díaz renunciara. Madero se resistía argumentando que había comprometido su palabra con los enviados del gobierno. Finalmente, llegaron a un acuerdo: Porfirio Díaz tendría que renunciar "en poco tiempo" y León de la Barra, ministro de Relaciones Exteriores, sería nombrado presidente provisional. Cuando volvieron de la capital, los comisionados se encontraron con esta propuesta. Como no esperaban que volvieran a pedirles la renuncia de Díaz, se molestaron y cancelaron las negociaciones. Los hombres de Madero siguieron discutiendo sobre la conveniencia de la renuncia de Díaz. Fue entonces cuando Venustiano Carranza dijo: "Revolución que transige es una revolución perdida; la revolución que hace concesiones se suicida". Madero concordó con esto, pero ordenó que sus tropas se retiraran hacia el sur, provocando protestas de los jefes revolucionarios que ya estaban listos para atacar Ciudad Juárez. Ese mismo día, el dictador lanzó un manifiesto a la nación en el que enumeraba sus esfuerzos por llegar a un acuerdo con los rebeldes y los culpaba del fracaso de las negociaciones. Para sorpresa de Díaz, el manifiesto no fue bien recibido por la población, que reaccionó enardecida contra el gobierno.

    El 8 de mayo, los rebeldes atacaron por sorpresa Ciudad Juárez. Hay quienes dicen que la toma de esta ciudad provocó la caída de Díaz. Otros piensan que se trata de una exageración. Lo cierto es que esa victoria de los rebeldes fue la gota que derramó el vaso. En ese momento la revolución se esparció por todo el país. Solamente cinco de los treinta y un estados no fueron afectados por el movimiento. Los federales fueron perdiendo terreno y hacia el mes de mayo apenas oponían resistencia. Habían bastado cinco meses para que el movimiento triunfara a pesar de su desorganización y de sus divisiones internas.

    El 10 de mayo, Madero entró triunfalmente en Ciudad Juárez y nombró a su gabinete. Tras arreglar algunas de sus diferencias con Orozco y Villa, se dedicó con sus hombres a elaborar un tratado exigiendo para el fin del mes las renuncias de Díaz y Corral, el nombramiento de León de la Barra como presidente interino, la convocatoria a nuevas elecciones generales, el cese de las hostilidades, el licenciamiento de tropas y el compromiso del gobierno interino a disponer lo necesario para indemnizar por los daños causados por la revolución. El Tratado de Ciudad Juárez fue firmado el 21 de mayo de 1911, y con ello concluyó la llamada revolución maderista.