此时的南京之中，张勋统帅的清军有江防军步兵、炮兵、骑兵总20个营，王友宏巡防营10个营，赵会鹏巡防营5个营，两江总督府卫队1营，江宁将军铁良八旗步兵1营、骑兵1营，张勋在南京组建的临时步兵20个营，总兵力约为三万人。
而在城外，有南京革命军徐绍桢部14000余人，苏州革命军刘之洁部的5000余人，镇江革命军林述庆部6000余人，浙省革命军朱瑞部4000余人，江南革命军徐宝山部3000余人，沪军洪承典所部3000余人多为上嗨商团与革命青年学生组成，粤军黎天才部2000余人，广西革命军2000余人，江西革命军1800余人，福建革命军1500余人，江北革命军2000余人，安徽革命军3000余人，云南革命军2000余人，另外还有被陈其美逼走的沪上光复军章太炎部5000余人，参与革命的帮会与哥老会等2000余人，此外尚有民夫等总计约七万人。
清军与革命军实力对比非常明显，但双方均对对方的底牌毫不知情，张勋统帅三万军队以为自己军力强大无人可敌，而革命军却连自己军队的具体数量都不清楚，各部互不统帅着实麻烦。
但是一旦革命军下定决心之后，清军的麻烦就来了。
孙逸仙以黄兴作为南方革命联军总司令，下达对南京的总攻，虽然黄兴作为一个屡战屡败的指挥官被大家所诟病，但是黄兴身上永远充满着昂扬和永不妥协的斗志还是感染了大家。而后，革命联军兵分三路，南京革命军原北洋新军第九镇徐绍桢部与南方革命海军组成北路军，攻打乌龙山炮台与幕府山炮台；苏州革命军刘之洁部、镇江革命军林述庆部做南路军攻打雨花台，肃清南京外围阵地。其余各省联军组成主力中路军，进攻孝陵卫一代清军阵地，三路合围南京，再加上海军在长江上巡视，南京必定一战而下。
1月2日上午9点，南方革命联军与清军率先在马群、孝陵卫一线接战，骄傲自满的张勋亲自率领心腹部队江防军出城迎战。浦一接战，南方革命联军便气势如虹如猛虎下山，各部异常骁勇，黄兴下令粤军与浙军从左侧包抄，光复军从右侧包抄，将张勋的自信达成了筛子，清军长江江防军全线败退，张勋为了避免被包了饺子，连忙下令撤退。
在清军江防军撤回南京城内的同时，苏南革命军各部开始对乌龙山的总攻，乌龙山炮台位于南京城东北三十公里处，具有极其重要的战略地位，明朝时便开始修建炮台，到了清代更是加固了炮台。抗日战争中，乌龙山炮台在阻击日军进攻南京中发挥了重要贡献，后被日军拆毁，解放后重新修缮并修建了乌龙山公园开放给市民参观。
革命联军海陆两路齐攻，结果徐绍桢率领的苏南革命军刚刚抵达乌龙山，却见乌龙山上的炮台挂起了白旗。原来守卫乌龙山的清军眼看敌军势大，且他们大多数又都是江蘇本地人组成，对清政府早就不满，如果不是张勋一直给他们发放军饷，大家早就参加革命党了。如今革命党发起总攻，大家也不必自寻死路为大清朝送葬了，于是挂起了白旗宣告起义。
徐绍桢见乌龙山炮台不战而降，便一鼓作气顺着长江向上西行军，抵达另一处长江炮台幕府山炮台。幕府山炮台并没有选择投降，而是在统领的带领下与苏南革命军激战，双方激战一夜之后，苏南革命军伤亡两千余人，终于攻克了幕府山炮台，清军余部撤出炮台逃到了南京城内。
2日晚间，马群、孝陵卫相继被革命联军占领。
张勋回到南京城内之后重新集结军队，并率军8000余人试图夺回孝陵卫外围阵地和炮台，双方夜间激战一宿，联军伤亡惨重。至天明时分，沪军洪承典部与广西革命军赶到，将张勋所部再次包围。张勋率军突围，再一次返回南京城内。
此役张勋所部阵亡3
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