1874年10月25日,黄兴在长沙市郊的一个地主家庭诞生。父亲黄筱村是晚清秀才。黄兴幼年时思想受湖南的宋教仁明末大儒王夫之的影响很深。1898年,受时任湖广总督张之洞推荐,入武昌两湖书院读书,开始同情维新运动、认同变法主张。1902年,于两湖书院毕业后,被派赴日本留学,入东京弘文学院师范科学习。抵达日本后不久,即和杨笃生等创办了《游学译编》,并组织“湖南编辑社”,介绍西方的文化科学。
1903年,沙俄侵华加剧,引发留日学生掀起拒俄运动。黄兴义愤之下组织拒俄义勇队和军国民教育会。5月,于弘文学院毕业后,黄兴回到上海,途经武昌时,黄兴返回母校两湖书院发表演说,武昌知府兼院长梁鼎芬奉上令将黄兴驱逐出湖北省境。黄兴于是将随身所携带的四千余册《革命军》和《猛回头》分发给军学各界,然后登轮返湘。旋即在长沙明德学堂创办了“东文讲习所”的日语学校,并翻印了邹容的《革命军》、陈天华的《猛回头》、《警世钟》等大量革命人士的书籍。
1903年11月4日,他以其三十寿辰(虚岁)为由,邀集刘揆一、章士钊、宋教仁、周震鳞、胡瑛、张继等十二人,在坡子街附近的保甲巷彭渊恂宅集会,以兴办矿业为名成立华兴公司。次年2月15日,华兴会在长沙龙璋的西园寓所正式成立,他被公推为会长,以“驱逐鞑虏,复兴中华”为革命志业口号。随后约半年时间,华兴会大力招募会员,并在外地设立分会,同时联络其他同性质的组织,议定于农历十月十日慈禧太后70岁生日大宴时在长沙起义。不久,黄兴变卖长沙的祖屋和农田筹集革命资金,并在长沙小吴门正街创办东文讲习所作为活动据点。
1904年10月24日,由于起义的风声走漏,清朝官府派兵查封了华兴会,起义未发动即失败。黄兴从长沙转移到上海,再逃往日本。次年黄兴再次回国策划起义,失败后再次折回日本。
1905年7月,他在日本结黄兴与其他同盟会成员识刚到日本的孙中山,并力主孙中山筹组中国同盟会。8月20日,中国同盟会在东京正式成立。黄兴任同盟会庶务,成为同盟会中仅次于孙中山的领袖,之后主要发展革命分子、组织武装起义。光绪三十三年(1907年)夏,到越南河内,与孙中山一起策划在南方起义。9月时黄兴先后发动并指挥了钦州、防州起义;12月发动镇南关起义。1908年3月,黄兴等人由安南再次进入广西,率领200余人在钦州、廉州、上思起义,与2万清军周旋月余,并激战数十回,大破清军。后弹尽粮绝,退回河内。之后他又发动云南河口等起义,都遭失败。宣统元年(1909年)秋受孙中山之托,在香港成立同盟会南方黄兴故居支部,策划于次年春在广州新军中发动起义,起义再次失败。1910年11月3日,与孙中山等在南洋槟榔屿(马来西亚)集会,决定在广州再举行起义,与清军决一死战。宣统三年三月(1911年4月23日),黄兴和赵声在广州发动黄花岗起义。他率敢死队百余人,攻入两广总督衙门,发现总督张鸣歧已逃跑。此次起义多人牺牲,事后收硷殉难者遗体,有72具,史称“黄花岗七十二烈士”。黄兴指挥队伍杀敌,战至最终只剩他一人。右手负伤,断两指,逃到广州的河南女同志徐宗汉家,由她护送至香港就医。1911年10月10日,武昌起义爆发。10月28日,黄兴由上海到达汉口,任中华民国军政府战时总司令,指挥民军同清军的战斗。在汉口、汉阳苦战20余日后,民军退至武昌;此时,黄兴认为应转攻南京,遭当地革命党人反对,乃辞职去上海。黄兴于12月赶往南京指挥战事,并于12月2日一举攻下南京城。在上海、苏州、杭州等地相继光复后,12月4日,宋教仁、陈其美等却召集留在上海的各省代表在上海江苏省教育总会举行会议大会以投票的方式,议决公电孙中山归国主持大政,推举黄兴为暂定大元帅,并主持南北议和的谈判。黄兴对大元帅一再推让,后改推举黎为大元帅、黄兴为副元帅,黄兴仍一再推让。
1912年1月1日,中华民国南京临时政府成立,黄兴任陆军总长兼任参黄兴谋本部总长。袁世凯接任临时大总统之后,临时政府北迁,黄兴任南京留守,主持整编南方各军。后因没有经费,军队哗变,乃取消留守,退居上海。同年8月,同盟会等组织改组为国民党,黄兴任理事。1913年3月,袁世凯派人暗杀国民党代理理事长宋教仁。7月,孙中山兴师讨袁,二次革命爆发。7月14日,黄兴由上海至南京,次日强迫江苏都督程德全宣布独立,并被推为江苏讨袁军总司令。9月,南京被北洋军攻陷。不久讨袁运动失败,黄兴再次逃往日本。1914年6月,孙中山在日本计划将国民党改组为中华革命党。黄兴与孙中山意见不合,不赞成重新组党并且拒绝加入。他于7月乘船离开日本赴美国考察,宣传反袁思想。
1915年12月15日,袁世凯称帝。黄兴派人促进遇难护国军起义讨伐袁世凯,并在美洲为蔡锷率领的云南讨袁护国军筹措军饷。1916年6月,因孙中山、蔡锷多次电催,他于是由美国赶往日本,为国内反袁斗争筹款购买军械。当月袁世凯忧愤而死。7月4日,黄兴从日本返回上海。
1916年10月31日,由于黄兴长期为革命事业而奔波奋斗,积劳成疾,最终因食道/胃静脉屈张破裂出血(肝门静脉高压所致;根据其死前多次大量吐血以及肝肿大所推测,为肝硬化常见之并发症)在上海去世,时年仅42岁。孙中山亲自主持治丧活动。次年4月15日国葬黄兴于长沙岳麓山云麓峰下小月亮坪。