Узнав, что к Киеву приближаются вызванные контрреволюционные части, Ревком послал на пост Волынский своего представителя, перед которым поставил задачу – не пропустить эшелоны к городу. Уполномоченный Ревкома организовал из солдат, несших там караульную службу, отряд и при помощи железнодорожников не только задержал эшелоны с контрреволюционными войсками, но и заставил их возвратиться обратно. В 5 часов дня 29 октября над городом начал кружить самолет – условный сигнал Ревкома о начале восстания. Вооруженное восстание в Киеве за власть Советов началось. Ареной боев стал район Печерска. Солдаты 3-го авиапарка, разделившись на два отряда, первыми начали военные действия, атаковав Николаевскую юнкерскую школу и артиллерийский склад. Но в это же время авиапарк сам подвергся нападению юнкеров, которое, однако, было отбито. В 7 часов вечера юнкера начали наступление на Арсенал со стороны Мариинского парка. Встретив упорное сопротивление рабочих, они отступили на свои позиции. Только в 12 часов ночи приостановились бои этого дня.
Трудящееся население Киева поддержало восстание и горячо сочувствовало ему. По призыву Ревкома и Центрального бюро профсоюзов рабочие поддержали вооруженное восстание всеобщей забастовкой. 30 октября жизнь в городе замерла. Фабрики и заводы не работали. Остановились трамваи. Работали лишь хлебопекарни, снабжавшие восставших рабочих хлебом. Жены и дети рабочих под вражеским огнем доставляли восставшим продукты и перевязочные материалы. Это еще больше подняло боевое настроение борцов за власть Советов. Всеобщий революционный подъем отразился и на войсках Центральной рады. Отдельные подразделения полков Центральной рады стали переходить на сторону восставших рабочих. Утром 30 октября бои начались с новой силой. Ревком, установив связь с тяжелым артиллерийским дивизионом, расположенным в Слободке – предместье Киева, приказал артиллеристам открыть обстрел Константиновской юнкерской школы. Третьим шестидюймовым снарядом артиллеристы попали в дом школы, и юнкера перестали сопротивляться. Рабочие Арсенала, отбив две атаки, сами перешли в наступление. После сильного обстрела Бутышевской школы прапорщиков, арсенальцы атаковали ее, сломили сопротивление юнкеров и захватили помещение школы. Во второй половине дня 30 октября инициатива боев целиком перешла в руки Ревкома. Две юнкерские школы были захвачены и обезоружены. В стане врага началась деморализация.
31 октября рабочие и солдаты нанесли сокрушающий удар по контрреволюционным силам. От полного разгрома штаб юнкеров спасла Центральная рада своим вмешательством в вооруженную борьбу. Штаб с частью войск, пользуясь содействием Центральной рады, бежал из Киева. Вооруженное восстание рабочих и солдат под руководством большевиков против контрреволюционных сил Временного правительства победило.