chcąc zapobiec przygotowaniom do powstania i rozbić organizację "czerwonych", Wielopolski zgodził się na propozycję władz carskich, by zorganizować nadzwyczajny pobór do wojska (brankę). Tym razem nie losowano rekrutów, ale ogłoszono, że do wojska zostaną powołani "politycznie podejrzani" młodzi ludzie (przygotowano nawet imienne listy). Zagrożona młodzież na wieść o brance zaczęła ukrywać się w lasach.

W tej sytuacji Komitet Centralny Narodowy podjął decyzję o rozpoczęciu powstania nocą z 22 na 23 I 1863 r. Wtedy też komitet przekształcił się w Tymczasowy Rząd Narodowy i wydał manifest wzywający do walki oraz ogłosił dekret uwłaszczeniowy. Byłym właścicielom miano wypłacić odszkodowanie z funduszów państwowych, a bezrolnym walczącym w powstaniu obiecano przydzielić po 3 morgi ziemi z dóbr narodowych.

Przeciw 100-tysięcznej armii powstańcy wystawili początkowo ok. 6 tys. fatalnie uzbrojonych ludzi (mieli tylko 600 strzelb). W szczytowym okresie powstania ich liczba wzrosła do ok. 30 tys., a wojsk carskich do 405 tys. W sumie przez cały okres walk przez oddziały powstańcze przewinęło się ok. 200 tys. ludzi.

Przywódcy powstania uznali, że w bezpośrednim starciu ich wojska będą skazane na klęskę i dlatego od samego początku walki miały charakter partyzancki. Oddziały powstańcze szybko przenosiły się z miejsca na miejsce i z zaskoczenia atakowały rosyjskie garnizony. Dowódcy rosyjscy, chcąc zapobiec rozbiciu swoich oddziałów, koncentrowali je w większych ośrodkach.

Walki były prowadzone tylko na terenie zaboru rosyjskiego, natomiast pozostałe zabory dostarczały ochotników, broni, prowiantu oraz funduszy. Od samego początku brakowało powstańcom prawdziwego przywódcy. Rolę tę tymczasowo pełnił Stefan Bobrowski. Co prawda na dyktatora powstania był przewidziany Ludwik Mierosławski, ale zniechęcił się on do walki, kiedy Rosjanie rozbili jego oddziały pod Krzywosądem (19 II) i Nową Wsią (21 II) i wyjechał do Paryża.

W tej trudnej sytuacji "biali" zadecydowali o przyłączeniu się do powstania. 11 III 1863 r. dyktatorem ogłoszono związanego z nimi Mariana Langiewicza - dowódcę największego oddziału. Odniósł on zwycięstwo pod Grochowiskami (18 III), ale pod silnym naciskiem Rosjan musiał podzielić swój korpus i wycofać się do Galicji, gdzie 19 III 1863 r. został aresztowany przez Austriaków. Na czele powstańców znów stanął Bobrowski, ale już 12 IV zginął w pojedynku. Miesiąc później Rosjanie rozstrzelali Padlewskiego. Wkrótce utworzono Rząd Narodowy z Agatonem Gillerem na czele. Zaczęli z nim współpracować także "biali". W czerwcu na czele rządu stanął Karol Majewski.

Był to jednocześnie okres największego wysiłku zbrojnego powstańców. Od kwietnia do września 1863 r. stoczyli ponad 500 potyczek (w całym powstaniu ok. 1200). Akcji tych nikt odgórnie nie koordynował; toczone były bez żadnego planu strategicznego, każdy oddział walczył na własną rękę. Brakowało fachowej kadry wojskowej, a sukcesy powstańców były tylko przejściowe. Mimo ogromnego poświęcenia i bohaterstwa oddziały trzeba było rozwiązywać z powodu braku broni czy śmierci dowódcy.

We wrześniu 1863 r. tłumieniem powstania zajął się gen. Fiodor Berg. Okrutnym terrorem łamał on opór Polaków. Mnożyły się publiczne egzekucje, konfiskaty majątków, kontrybucje, wysyłki w głąb Rosji, długotrwałe kary więzienia. Stosowano zasadę odpowiedzialności zbiorowej, np. za sprzyjanie powstaniu palono całe wsie.

W tej trudnej sytuacji przekazano władzę dyktatorską Romualdowi Trauguttowi (17 IX 1863 r.). Choć powstanie powoli zaczynało zamierać, Traugutt usiłował je ratować. Zreorganizował siły zbrojne, nakazał wprowadzać w życie dekret uwłaszczeniowy (by pozyskać do walki chłopów), usiłował skoordynować działania wojenne. Jednak wobec narastającego terroru, odcięcia pomocy z zewnątrz i ogłoszenia dekretu uwłaszczeniowego przez cara siły powstańcze wykruszały się. Z końcem lutego 1864 r. pod Opatowem rozbito oddział Józefa Hauke-Bo­­saka - jednego z najlepszych dowódców; do wiosny przetrwało już niewielu. Rozbite zostały oddziały na Lubelszczyźnie i Podlasiu. Najdłużej (aż do wiosny 1865 r.) utrzymał się oddział księdza Stanisława Brzóski na Podlasiu.

10 IV 1864 r. aresztowano Traugutta i wyrokiem sądu wojskowego stracono go 5 VIII wraz z czterema współpracownikami: R. Krajewskim, J. Toczyskim, R. Żulińskim i J. Jeziorańskim.

Mimo dużych trudności powstańcy wprowadzali w życie dekret uwłaszczeniowy. Choć chłopi przestali płacić powinności feudalne, to jednak nie dowierzali, że zaszły faktyczne zmiany, gdyż nie otrzymywali dokumentów potwierdzających uwłaszczenie. Pozostała też nieuregulowana sprawa bezrolnych.

Mimo wszystko część chłopów wzięła udział w powstaniu poprzez bezpośrednią walkę lub udzielając pomocy powstańcom. Nie był to jednak udział taki, na jaki liczyli przywódcy. Najwięcej chłopów walczyło na Lubelszczyźnie, Kurpiach, Kielecczyźnie i w Radomskiem. Niski stopień świadomości narodowej, uznawanie powstania za ruch wyłącznie szlachecki oraz represje carskie sprawiły, że część chłopów nie chciała się angażować, a nawet podjęła współpracę z zaborcą.

W celu pozyskania sobie (lub przynajmniej zneutralizowania) chłopów także car 2 III 1864 r. ogłosił ukazy uwłaszczeniowe, które w zasadzie pokrywały się z dekretem powstańczym. Carowi dzięki temu udało się faktycznie odciągnąć chłopów od powstania.

Polacy zdawali sobie sprawę z tego, że w znacznej mierze ich sukces będzie zależał od tego, jak na powstanie zareagują państwa europejskie. Europejska opinia społeczna - zwłaszcza Francuzi, Włosi i Węgrzy - poparła powstańców. Organizowano wiece poparcia, zbierano fundusze na rzecz powstańców, a niektórzy nawet przybyli, by pomóc w walce. Najwięcej walczyło w powstaniu Włochów (na czele z płk. Francesco Nullo) oraz Francuzów, którzy wspomagali korpus Langiewicza. Wśród powstańców walczyli też Czesi, Słowacy, Serbowie, Anglicy i Niemcy. Czerwoni liczyli na pomoc europejskich ruchów rewolucyjnych, ale nadzieje te okazały się złudne.

Mimo zabiegów Władysława Czartoryskiego, nie udało się także namówić do pomocy polityków europejskich. Anglia i Austria były zadowolone, że powstańcy odciągnęli uwagę cara od Bałkanów, a Napoleonowi III zależało na dobrych stosunkach z Rosją.

Tymczasem kanclerz Prus Otto von Bismarck zaniepokojony początkowymi sukcesami powstańców wysłał do Petersburga gen. Alvenslebena z propozycją pomocy przeciw powstaniu. Bismarck bał się, że powstanie może rozszerzyć się na Prusy, a poza tym chciał rozerwać współpracę rosyjs­ko-francuską. 8 II 1863 r. została podpisana tzw. konwencja Alvenslebena, w której Prusy zobowiązały się pomóc Rosji w zwalczaniu polskiego powstania.

Konwencja ta bardzo zaniepokoiła Francję, Anglię i Austrię. Napoleon III rozważał nawet ewentualną interwencję na rzecz Polski, ale ostatecznie Zachód ograniczył się tylko do not protestacyjnych.

Powstanie styczniowe kończy okres polskich walk narodowowyzwoleńczych w XIX w. Polacy przekonali się, że bohaterstwo i poświęcenie nie wystarczą, by odzyskać wolność, potrzebna jest także sprzyjająca sytuacja międzynarodowa. To przekonanie miało duży wpływ na polską myśl polityczną w latach 1864-1914. Do głosu doszli teraz ludzie postulujący konieczność przyspieszenia zmian ekonomiczno-społecznych (organicznicy). Starano się ukształtować nowoczesne społeczeństwo polskie oparte na zasadach solidaryzmu narodowego.

Samo powstanie w znacznej mierze przyczyniło się do zjednoczenia społeczeństwa polskiego i ożywienia nastrojów narodowych. Tradycje powstańcze długo były obecne w polskiej literaturze i sztuce służąc ku nauce i przestrodze.

Królestwo Polskie w czasie powstania 1863-64