周恩来临危受命任书记，负责领导这次南昌武装起义。他急需一位既有秘密组织大规模兵暴经验、又有丰富作战指挥能力的得力助手，于是，他选中父亲任参谋长。父亲临危受命，乘江轮前往九江，参与组织南昌起义。为迷惑敌人，父亲特在武汉《国民日报》刊登消息说因病要请假调养。
1927年7月下旬，周恩来、贺龙、叶挺、朱德和父亲等先后来到南昌。7月27日，周恩来在江西大旅社宴会厅召开前敌委员会会议。他说：“我们这次起义是敌人逼出来的，不如此便没有出路。起义只能成功，不能失败。成功的关键在于团结一心，众志成城，在于有周密的准备，出敌不意，攻其不备，一举歼灭南昌的敌人。”接着，按照中共中央的决定，宣布前敌委员会正式成立。
起义计划详细列举了反动军队在南昌乃至江西地区的兵力部署，其中驻南昌的兵力为5个团约3000余人。起义军方面共有2万余人，占有明显的优势。但就南昌外围乃至整个江西而言，起义军又处于明显的劣势。
正当起义将要进入行动阶段，张国焘以“中央代表”的身份，于7月30日从九江赶到南昌。张国焘说：“暴动宜慎重。国际电报，如有成功把握可举行暴动，否则不可动。将在军队中的同志退出，派到各地农民中去。所以目前形势，应极力拉拢张发奎，得到张之同意，否则不可动。”周恩来等大多数人都坚决反对张国焘的意见，认为暴动不能推迟，更不可停止，张国焘只得表示少数服从多数。
8月1日凌晨2时，南昌起义爆发，起义军各部按照预定的部署向敌人发起进攻。由于第二十军一名副营长叛变告密，敌军已有严密的警戒，于是发生了激烈的巷战。清晨6时，驻南昌市区的敌军3000多人停止抵抗，起义军完全控制了南昌。
