1911年4月广州起义失败后，焦达峰到武汉。这时，谭人凤也从香港来到武汉，经与谭人凤以及当时在湖北的居正、孙武等商议决定，继续加紧两湖革命发动准备，“如湖北首先起义，则湖南即日响应；湖南首先起义，则湖北即日响应”。10月，武昌首先起义胜利，给湖南革命党人以很大鼓舞。在湖北革命的推动下，焦达峰负责联络会党，陈作新运动新军，积极准备起义。1911年10月22日晨，焦达峰和陈作新率领驻在长沙城外的新军革命士兵分两路攻人城内，与城里巡防营革命士兵会合，占领了谘议局、军装局和巡抚衙门。湖南巡抚余诚格闻变潜逃，中路巡防营统领黄忠浩和几个清吏顽抗被杀，湖南起义迅速获得胜利。当晚，参与起义的各界代表在谘议局举行会议，在革命党人特别是新军代表的支持下，会议公举焦达峰为都督，陈作新为副都督，建立了由革命党人为主体的湖南军政府。军政府成立后，焦达峰把支援武汉战争作为首要任务。三日内，招募新兵六千人，并派遣了由王隆中率领的新编独立第一协出师援鄂。

湖南起义成功，军政府一成立，立宪派马上就发起了对以焦达峰、陈作新为首的革命党人的进攻。还在起义前，以湖南谘议局长谭延闿为首的一些立宪派人物，看到革命不可避免，分别表示“倾向”或“赞成”革命，混入革命营垒。他们提出“文明革命”，要求“勿扰乱秩序”。谭延闿宣称：“文明革命与草寇异，当与巨家世族、军界长官同心努力而后可。”立宪党人力图篡夺革命的领导权，以便维护旧的统治秩序。10月22日起义胜利的当晚。在谘议局举行的会议上，立宪党人即想推举谭延闿为都督，没有得逞。焦达峰、陈作新被选为正、副都督后，23日，他们以“模仿英国立宪之精神”为名，迫使焦达峰接受了成立一个参议院的要求，以谭延闾为院长，参议院议员大多数为原谘议局议员。它的职权规定，凡都督发布重要命令都要经参议院同意才能执行，参议院则可自行议决事项交都督执行。但立宪党人并不以此为满足，25日，他们又要求按照湖北接受立宪党人参加政府的先例，于都督下分设军政、民政两部，由谭延闾任民政部长，黄鸾鸣任军政部长，实行“军民分治”，以削弱都督职权。焦达峰等对立宪派的篡权野心认识不清，一味妥协，同意了他们的要求。这样，正副都督形同虚设，立宪派实际上已控制了湖南政权。

这时谭人凤回到湖南，看到都督大权旁落，焦达峰成了立宪派的“笼中之鸟”，主张取消参议院及两部，由都督掌握一切，采取果断措施，给立宪派以有力制裁，但不为焦达峰所采纳。焦达峰说：“我为种族革命，凡我族之附义者，不问其曾为官僚，抑为绅士，余皆容之。”陈作新也持同样看法，认为大家都是汉族，“如家人聚首”，不必戒备。焦达峰、陈作新等对立宪派的进攻，完全失去了警惕性。他们思想上的弱点，加上当时新军革命队伍被调往湖北支援战争，失去了防御力量，就给立宪派以可乘之机。事先，立宪党人已暗中攻击焦达峰是“会匪”首领，制造谣言，挑拨新军与焦、陈的关系，鼓动旧军人为黄忠浩复仇。随后他们在一次秘密会议上，决定由原新军五十标第二营管带梅馨策动一部分军队来发动谋杀焦、陈的流血政变。

1911年10月31日，立宪派先煽动一部分人到长沙北门外和丰火柴公司闹事，制造了和丰公司纸币挤兑风潮。与此同时，梅馨则分兵两队：一队埋伏于和丰公司附近，一队做围攻都督府的准备。和丰挤兑风潮发生后，立宪派诡请都督亲往弹压，焦达峰派副都督陈作新前往调处，遭到伏兵袭击，被乱刀砍死。随后，梅馨又指挥所部，声称为黄忠浩报仇，冲进都督府，将焦达峰杀害。焦、陈被害后，立宪派的首领谭延闿随即被拥戴当上了都督。接着湖南常德、湘潭、宝庆等地也相继发生了类似的反革命政变，许多革命党人被诱杀。革命派掌握的政权很快便落到了立宪派手里。

1912年中华民国临时大总统孙中山追授其为大将军，是年公葬于岳麓山焦达峰墓，位于长沙市岳麓山主岭。1983年公布为省级文物保护单位。