1905年秋，新军在保定举行秋操时，赵声相机策动革命，但事未成，回南京任督练公所参谋官，随后赴江阴训练新军，被道员郭人漳器重。不久，郭人漳调赴广西任巡防营统领，赵声随同前往任巡防营管带，并在士兵中灌输反清思想，欲因势利导，就地发动革命。由于广西清吏防范甚严，革命难以开展。适逢南京征募新兵，赵声复归南京任暂编南洋陆军第九镇十七协三十三标二营管带，半年后升为三十三标标统。赵声先后将柏文蔚、林之夏、倪映典、熊成基等革命精英招入九镇新军任官佐。由赵声组织和领导的一支“新军”队伍，在悄悄地成长壮大。

1906年春，赵声加入同盟会，受到孙中山先生的指导，更加注意扩大革命行动，在军内设阅书报社，亲自为官兵讲解革命的道理。每至假日，常率部属游明孝陵，指着明太祖像，演说元、明兴亡的历史。说至痛处将士皆放声大哭，“皆知祖国之仇，憎清廷窃据，切齿攘臂，誓以死从”。就在赵声积极运动第九镇新军，准备伺机发动起义时，被两江总督端方发觉。赵声在1907年春委派部下熊成基去皖南发动新军，倪映典、冷遹等继续积蓄江南的革命力量，等待时机起义，自己则远赴广东任新军第二标第二营管带，不久升任二标标统。

赵声到广东统军不久，爆发了钦、廉两州的地方起义。先有廉州人士刘思裕组织“万人会”，发动抗税暴动，粤督张人骏调派郭人漳与赵声率部前往平定。赵声想利用此事相机行事，约郭人漳共举。郭坚决不从，赵声知事不可为，为保护起义军免受损失，单骑前往劝刘思裕转移，保存实力。然而，刘不听他的话，被郭人漳率兵镇压。

同年7月，同盟会会员王和顺联合钦州会党张得清，发动了钦州武装起义。此次孙中山特派黄兴与胡毅生分别去郭人漳、赵声营地取得联系，劝他们举兵起义。郭、赵二人均答应相机倒戈响应。当起义军兵临钦州城下时，赵声积极准备策应，然而郭人漳却暗行其阴谋，大举攻击。革命军因械少弹缺，粮食不足，与敌人激战，死伤甚重，转而失败。

钦、廉两次地方起义，赵声都未能如愿策应，无限凄凉感慨，赋诗：“八百健儿齐踊跃，自惭不是岳家军”，表现其壮志未酬的痛苦心情。由于郭人漳极进谗言，赵声被粤督张人骏所怀疑，于1908年春回到广州后被调离部队，改任黄埔陆军小学堂监督。赵声在陆军小学堂积极展开了培养军事人才的工作，大力在青年军人中发展同盟会员，壮大革命力量。

1908年冬，赵声又被调任新军第一标任标统。由于两江总督端方的告密，新任粤督对赵声不敢重用，免其第一标标统职务，降为新军督练公所任提调。赵声对此毫不介意，一心加紧革命力量的准备，伺机发动广州新军起义。赵声是策划广州新军武装起义的主要领导人，频繁的活动引起了广州当局的怀疑，以致解除了赵声新军督练公所提调的职务。1909年秋，赵声辞职离开广州回老家江苏丹徒。端方得知赵声回到江苏，立即下令通缉。赵声事先得到消息，经杭州，直奔香港议定起义大计。

广州新军多为赵声旧部，倾向革命，有倪映典、朱执信、姚雨平、何克夫等人辅佐得力，一时各营官兵不少人加入同盟会，准备于1910年元月起事，由于发生突然变故，预定起义日期推迟。1910年2月，广州新军士兵与巡警发生冲突，赵声预感形势紧迫，让倪映典先回广州引导。倪映典回新军驻地了解情况后，未及时报告赵声，即率三路新军起义，经沙河攻东门。但清军早有准备，关闭城门，严加封锁。因失去联系，新军势力孤单，倪映典中炮牺牲，起义士兵伤亡惨重，死难和被捕者300多人，加之弹药不继，广州新军起义失败。赵声化名宋王孙和黄兴、胡毅生等人匿居香港。

1910年10月，孙中山召集赵声、黄兴等在马来半岛的槟榔屿，议定广州起义计划，并具体分工，孙中山负责海外筹款、购置枪械，赵声、黄兴组织指挥和部署起义的军事行动。会后由赵声、黄兴抵香港组成统筹部，赵声任副部长，派人至新军、巡防营及会党中活动，并向海外华侨募集经费，准备 1911年4月13日（农历三月十五日）起义；并选拔骨干800人组成起义先锋队（敢死队），在广州陆续设立秘密机关30余处。赵声任起义总指挥，黄兴任副指挥，计划分十路进攻广州，然后大兴北伐，通知各省革命党人响应。预定4月13日起义日期临近，但海外筹款尚未汇到，从日本购置的枪械还没有运来，只好将起义日期改为4月26日（农历三月二十八日）进行。总指挥赵声因长期在新军任职，不宜过早露面，则在香港调动各路选锋队员整装待发，分批进入广州。因事前走漏风声，两广总督张鸣岐严加戒备，起义计划作了改变。在队伍尚未集中而又不得不发动的情况下，4月27日（农历三月二十九日）由黄兴率敢死队分四路突击，攻入两广总督衙门，与大队清军展开激战，起义军奋战一昼夜，因伤亡过重，被迫退却，牺牲100多人。这次起义虽然失败，但震动全国，史称“黄花岗之役”，亦称“辛亥广州起义”。

黄花岗之役失败后，赵声忧偾成疾，于1911年5月18日在香港病逝，时年30岁。临终前，他吟诵杜甫诗句“出师未捷身先死，长使英雄泪满襟”，泪流不止。

1912年，南京临时政府成立后，为了表彰赵声的功业，孙中山追赠他为上将军。灵柩归葬于镇江南郊竹林寺，建墓树碑。

1926年镇江市各界人士公议，辟市云台山为“伯先公园”，建伯先祠，竖铜像。

创作《保国歌》

赵声1903年2月，东渡日本考察，与黄兴结识，同年夏回国，任南京两江师范教员和长沙实业学堂监督，积极宣传革命思想，课余，他秘密创作了《保国歌》。这是一篇类似民间小调的文艺宣传品，共938字。歌词对于如何实现推翻清政府和建立新国家，以及新政府的基本施政纲领，提出了一些基本方针和若干措施。大意是：团结一致，各地区革命力量密切合作；禁鸦片烟；破私见，立公德；加强武备，收回国家主权；开办实业；普及教育；不盲目排外；加强宣传，渐开民智；强化中央政府，民主选举议会；强调国家独立，力拒外国干预内政等等。

《保国歌》是一篇以诗歌为载体的资产阶级民主革命宣言书，堪与陈天华《警世钟》、《猛回头》及邹容《革命军》相媲美，是中国近代史上的重要革命文献。当时，章士钊秘密印刷了数十万份《保国歌》，由曹工丞装入大口袋，沿长江步行千里散发，引起了极大反响。《保国歌》以通俗易懂的方式宣传反帝反封建的资产阶级民主革命思想，流传广泛，对唤起民众投身辛亥革命起了积极有效的鼓动作用。

人物故居

赵声故居为其太祖父留传，始建于19世纪中叶，占地923平方米，建筑面积735平方米。故居为砖木结构，坐北朝南，前后四进，东侧为厢房，第三进为楼房，设书房“天香阁”，整个建筑为中国传统江南清式民居风格。赵伯先在此度过了童年和少年时代，其后裔也一直居住在这里。

1999年12月，赵声故居被镇江市政府列为市级文物保护单位。由于年久失修，故居损毁较为严重，也存在安全隐患，2006年6月起镇江新区投入500多万元，按文物管理部门修缮如旧的要求对故居主体进行了修缮。如今，赵声故居已成为革命教育基地和对外交流的窗口。