1907年(清光绪三十三年)12月2日，同盟会会员黄明堂、关仁甫率乡勇80人，携带快枪42杆，潜袭广西镇南关。黄明堂与守炮台的清军取得联系，约订2日由山背间缒绳直入，直取第三炮台。起义军披蒙茸，拨钩藤，跨越断涧危崖，呐喊而入。守兵百余人略事抵抗，即相率投降，接着，第二炮台、第一炮台相继夺得。
3日，孙中山亲率黄兴、胡汉民、日人池亨吉、法国退职炮兵上尉狄氏等至关，登上炮台，全军鼓舞，黄明堂奏乐欢迎。次日，清军开到，发起攻击，孙中山在阵地为伤员包扎，并亲手发炮，竟打得很准。他慨言道：“反对清政府二十余年，此日始得亲发炮击清军耳！”当日下午，陆荣廷派一樵妇持函登台，表示愿率600余人投入孙中山麾下，并告以清军大兵来援，事急万分，祈自重。孙中山便决定回河内筹款筹械，命黄明堂坚守5日，一俟饷械运到，便进取龙州。当晚，孙中山、黄兴等下山回安南。
7日，军机处将失去镇南关的张鸣岐“交部议处”，又命他戴罪立功“即日克复”。清军以4000人的兵力围攻。当夜，陆荣廷向北台猛扑，黄明堂坚持数日，枪弹告罄，于8日夜弃台，退至安南燕子大山。孙中山从越南运送的枪弹在文登即被法方扣留。镇南关起义遂告失败。
本年为农历丁未年，此次起义又称“丁未镇南关之役”。