1911年农历重九这天，昆明爆发了震惊全国的“重九起义”。在这场起义中，蔡锷起着举足轻重的领导作用，云南光复后，他被推举为云南军都督府都督，开始主政云南。在其主政云南期间，为稳定西南局势作出了贡献。他还整顿云南财政，开创了云南少有的平稳时期。后蔡锷离滇赴京。在袁世凯叛国脸嘴暴露后，他又秘密回到云南，组织领导了护国起义。1916年11月8日，蔡锷积劳成疾，病逝于日本，年仅34岁。
任职云南新军 举荐进步青年进入新军
1910年冬，新任云贵总督李经羲到昆明上任后，总参议勒云鹏专权，任用亲信，引起李经羲猜疑。一日，李经羲召见云南讲武堂总办李根源、陆军小学堂总办罗佩金，并问他们：“勒云鹏眼斜心歪，难以重用，你们有何军事人才推荐。”罗佩金站起来道：“蔡锷是难得的军事人才，可以委以重任。”李经羲早想召蔡锷入滇，听了罗佩金的话后，即令罗佩金密电召蔡锷入滇。1911年2月，蔡锷从湖南家中启程，经上海、广东到云南。
蔡锷到云南后，李经羲本打算让他接任陆军第十九镇统制职务，但此时第十九镇中，多为段琪瑞的北洋势力，李经羲担心蔡锷一时难以服众，所以只好先任蔡锷为三十七协协统。
蔡锷任三十七协协统以后，向李经羲举荐了一大批进步青年、留日归国学生到三十七协中任职，并帮助李经羲作了重大的人事调整，如罗佩金调任七十四标标统；刘存厚任第一营管带；唐继尧任第二营管带。这些人事调动，使士官同学、同盟会员在新军中占了优势，对后来辛亥云南重九起义有着重要影响。
约集革命同志 谋划举事响应武昌起义
当时，云南新军中的大批同盟会员，时常秘密集会，商议起义事宜。一日，在唐继尧手下任见习排长的同盟会员黄子和直入蔡锷住所，直接向蔡锷陈说同盟会从事革命活动的情况，希望蔡锷给予支持。蔡锷听完黄子和汇报后说：“你怎么敢来见我？”黄子和回答：“不怕你才来见你。”蔡锷听后表示：“我接受你的来意。请你转告同仁，我自会应用时机，机会到了就干。但是要特别小心，不要稍有泄露。”此后，蔡锷、李根源、罗佩金、顾品珍、谢汝冀、刘祖武、唐继尧等人，便时常秘密集会，商议革命策略，积极准备发动革命。
进入1911年，国内局势愈加变幻莫测，广州起义、四川铁路风潮先后发生。武昌起义爆发后，消息传到云南，蔡锷立即约集革命同志，在李鸿祥、唐继尧家中集会，密谋响应武昌起义。密议中，有人说：云南不宜轻举妄动，等全局大定，再谋变革之举以免外人乘机干涉。蔡锷说：“我认为云南起义应尽速举行，为东西各省的先导，纵然武汉失败，滇中也可以于半年之内，整顿军备，进退裕如。在这数月中，川、黔可以得手。得到这三省之地，与满清抗衡，胜负也未可预决。”与会者大都赞成蔡锷意见，于是积极准备起义。
发动重九起义 被公推为云南军都督府都督
1911年农历重九这天，蔡锷按照预定计划，分头布置，以李根源率七十三标围攻军械局五华山。巫家坝步、炮两标，由蔡锷亲自率领。当日傍晚，蔡锷在巫家坝集合两标将校宣布起义。随后举行誓师仪式，给将士分发子弹，整理装械，陆续出发。时正黑夜，遥见城中火起，频闻枪声，得知七十三标已经入城，乃督军急进，过南校场时，遇到率兵前来镇压起义的部队，蔡锷以为该部队是来支援的，当即上前握住对方将官之手，高声欢呼。起义将士也纷纷高呼。对方看到蔡锷部队士气高昂，不但未敢动枪，反倒加入起义队伍，向城内进发。
蔡锷率军由大东门入城，以步兵队、炮兵队、机关枪队，分布东南城一带，待拂晓发动总攻，并派部分队伍协助攻打军械局、五华山及总督署。次日清晨，起义部队先后攻下军械局、五华山、总督署。云南重九起义首战告捷。
部队进入城中，蔡锷立即下令，不得妄杀一人，不得妄取民间一物。11月1日，起义官兵在五华山上组织军都督府，由李根源带头，大家一致公推蔡锷为云南军都督府都督。主持云南军政后，蔡锷一面通电各省云南起义事宜，一面名朱朝瑛、赵福祥率兵前往滇南，攻占蒙自，协助滇南各路义军起义。不到半月，全滇光复。
稳定西南局势 在滇整顿财政带头减薪
云南光复后，蔡锷面命谢汝冀、李鸿祥带兵出战四川；命李根源前往滇西调停张文光与大理之矛盾；命唐继尧率兵入黔。经过一番努力，终于稳定了西南局势。同时，蔡锷重申同盟会革命纲领。在云南实行改革，整顿财政，两次带头减薪，使“廉洁成为一时风尚”，据周钟岳《惺庵回忆录》记载，蔡锷特地向他打听，一般人家日餐所耗多少金，周钟岳如实回答后，蔡锷下令，自己餐费须和一般人家无异，此后，蔡锷每餐仅几个简单小菜，生活俭朴。蔡锷任云南军都督府都督时，两个弟弟都在湖南邵阳老家务农，闻听大哥当了大官，说不出的喜悦。大弟蔡钟时年25岁，小弟刚19岁。两人商量后，决定先由蔡钟去云南看望多年没见的大哥，想通过蔡锷谋个一官半职。
蔡锷见到长大成人的大弟，异常高兴，招待他在都督府里住下。过了几天，大弟却无走的意思，还期期艾艾地说出想在云南谋事的打算。一天晚饭后，蔡锷对大弟说：“你想在云南做事，当然可以。但是我身为都督，带头安排亲朋，别人会怎么看、怎么说？我这样做了，别人就会跟着做，这样对你对我都不好。母亲年纪大了，家里需有人照顾，我看你还是回去好。”蔡钟听后一言不发，生着闷气。蔡锷却寸步不让地说：“我为国尽忠，不能尽孝了，家里的事，我要拜托你们两位弟弟了，我积下的100元钱，你拿去贴补家用。”蔡钟见大哥毫无商量的余地，只好第二天踏上了归途。
遭忌调京任闲职 写成《经界法规草案》
1913，袁世凯当政以后，蔡锷坚持主张民主共和，致力南北统一，遭到袁世凯猜忌，为削去其兵权，将他调离云南。蔡锷离滇前，特意力排众议，将时任贵州都督的唐继尧调回云南，任云南军都督府都督，为以后倒袁作好了准备。1913年10月，蔡锷到北京，袁世凯縻以虚职，任他为陆军部编译处副总裁、全国经界局督办等，且常被袁派人监视，情同软禁。此时蔡锷明知身处险境，仍勉力为之，修订了早年在广西起草的《军事计划》，整理编译《中外经界图籍》，写成《经界法规草案》，还派人于短期内完成《中国历代经界纪要》和《各国经界纪要》等书，并自撰序言。
离京辗转入滇 组织发动讨袁护国战争
1914年5月，袁世凯接受日本提出的二十一条，蔡锷义愤填膺。8月，筹安会成立，袁世凯复辟帝制阴谋彻底暴露，蔡锷认为“袁氏叛逆，以致强邻生心，内乱潜滋”。当袁世凯指使筹安会，鼓吹“君主较民主为优”，准备当皇帝时。蔡锷与云南都督唐继尧信使往返，密电联络，准备反袁。后蔡锷托病请假，到天津与梁启超密商，并约定：“失败就战死，绝对不亡命。成功就下野，绝对不争地盘。”随即，在孙中山、黄兴、周钟岳等革命党人的帮助下，蔡锷东渡日本，然后经上海赴香港，经越南，辗转入滇，途中多次摆脱袁世凯派出刺客的捕杀和狙击。
蔡锷于1915年12月19日抵达昆明，当时李烈钧、程潜等先行抵滇，共同策划反袁。12月21日、22日，蔡锷与唐继尧主持会议，决定立即发动讨袁护国战争，12月25日，蔡锷、唐继尧等宣布云南独立，武装讨袁，蔡锷为护国军第一军总司令。1916年1月中旬，护国军从昆明出发，举兵入川，分左、右两纵队向川南的纳溪、泸州挺进。大军压境，川黔动摇。1916年1月27日，贵州宣布独立，2月2日，川军二师师长刘存厚在纳溪响应护国起义。当时蔡锷主力3000人加上刘部4000人，与泸州前线北军四个师的兵力相比，力量悬殊。护国军在蔡锷指挥下，艰苦奋战，从2月上旬至3月中旬的40多天中，泸州以南几乎成为战场，纳溪三易其主，蔡锷身先士卒，指挥若定，3月17日至22日，给袁军以重创。袁世凯于3月22日宣布取消帝制，6月，忧郁而死。以黎元洪为总统的北京政府，任命蔡锷为四川都督兼署民政长。7月29日蔡锷到成都视事，全城各界人士列队欢迎。他着手整编川军，统一财政，终因积劳成疾，由于喉结核日益恶化，无法坚持工作，电告北京，请求辞职。8月7日获准，旋即离川，28日到达上海。9月9日东渡日本，住福冈大学医院治疗。1916年11月8日，蔡锷因病与世长辞，时年34岁。同年12月21日蔡锷被追认为上将军，并于1917年4月12日，在湖南长沙举行隆重的葬礼，遗体安葬于岳麓山。
