11日黎明，广州苏维埃政府成员和工农兵执委会的代表30余人在中楼楼下会议室举行第一次会议。张太雷身穿戎装，容光焕发地主持着会议。他站起来庄严地宣布：“广州苏维埃政府成立了！中国的工人阶级处在几重压迫之下，身受的痛苦太多太重了。今天正好起来，挣脱身上的枷锁，打断手脚上的镣铐，扬眉吐气，抬头做主人！今天，1927年12月11日，我们开始了。”接着，他宣读了对内对外政纲。
叶挺继续报告军事情况；杨殷报告肃反情况；周文雍报告工人赤卫队情况；恽代英代表宣读《苏维埃告民众书》。然后，大家对政纲、告民众书以及起义后的情况一一进行认真讨论，并通过了各项决议。大家还一致通过了广州苏维埃政府领导人名单：
主席：苏兆征（未到任前，由张太雷代理）
人民内务委员：黄平
人民肃清反革命委员：杨殷
人民土地委员：彭湃（因现任海陆丰苏维埃主席，由赵自选代理）
人民劳动委员：周文雍
人民外交委员：黄平
人民司法委员：陈郁
人民经济委员：何来
人民海陆军委员：张太雷
秘书长：恽代英
工农红军总司令：叶挺
工农红军总参谋：徐光英
会议期间，张太雷应接不暇。一会儿有人来向他请示工作，一会儿又有人来报告军情。正当他在讲话的时候，第四军军医处派了贺诚来报告说：“四军军医处人员决定参加起义了，我是特来报告的。”在座的同志听到后很高兴。张太雷说：“好！正需要你们，参加起义的有工人、农民、士兵和知识分子，他们正在打仗，就是没有一个军医处担负伤病员的救治工作，你们来得好，把受伤人员的治疗任务全部管起来。”广州苏维埃政府开始办公后，张太雷更是忙得不亦乐乎，各条战线的负责同志正忙着找他汇报，请示工作；同时，还有部分敌军据点还没有拿下，战斗甚为激烈，他和叶挺、叶剑英、聂荣臻等还要指挥战斗。可是，张太雷精神饱满，一会儿处理人们提出的一系列问题，一会儿又接待刚进城的花县农军。岭南的12月，已有一些冬意，但张太雷却忙得浑身是汗，有时干脆脱下外衣，只穿着一件白色衬衣和淡灰色的绒线背心，通宵达旦地工作着。
当日发表的《广州苏维埃宣言》称：“在十二月十日夜至十一日广州无产阶级已经夺取了政权。一切政权都拿在工农兵的手里。赤卫队和教导团联合夺取了公安局及一切政府、军事、财政机关。在城里几处次要的地方尚在肃清中。红军用他在公安局夺取的铁甲车、机关枪、大炮解决各反革命的反抗。”“广州一切政权属于工人、农民、兵士。”“红军不是军阀的军队，是志愿的革命军队。红军不是为军阀的腰包奋斗的，是为给米与工人吃、给土地与农民耕、解放一切被压迫阶级及给帝国主义与一切反革命的死亡而奋斗的。”“应该即刻给工人八小时工制。”
广州苏维埃机关报《红旗日报》公开出版了。苏维埃政府派出了大批由工人、青年学生和妇女组成的宣传队，高举红旗，巡回全市大街小巷，宣传政府政纲和法令，鼓动人民群众拿起武器，参加斗争。
广州人民热烈拥护革命政府，几万群众热烈参加起义。军事指挥部把缴获的枪械发给起义群众。人民满怀革命激情，大街小巷，都响起了嘹亮的歌声。广州城内满街奔走着“红带友”。在总指挥部里，叶剑英协助总指挥叶挺紧张地指挥着各支起义队伍向纵深推进，扩大战果。
到11日中午，起义军占领了无线电局、邮政局、各区警察署以及其他国民党的党政机关，控制了广州市的大部地区，但第四军军部等据点的敌人仍在负隅顽抗。叶剑英离开总指挥部，冲到第一线指挥战斗。他先到维新路，指挥教导团士兵布防，又到文德路城隍庙门口，教不熟练的炮手架炮，亲自指挥炮兵向敌人射击。敌人不甘心失败，他们在英、美、日、法等帝国主义支持下，加紧勾结，调兵遣将。陈公博、张发奎、黄琪翔等逃到珠江南岸以后，匆匆忙忙登上一艘军舰，到肇庆和江门等地调遣部队，大肆反扑，逐渐对广州形成合围之势，妄图把新生的革命政权一举扼杀在摇篮中。叶剑英利用战斗间隙，返回总指挥部，同时与叶挺等冷静地分析了敌情，然后找到军事顾问诺伊曼和斯库托夫，提议迅速抽调兵力迎击来自北面的许志锐部和来自西南的李汉魂部敌军，还提出将起义队伍迅速转入农村的建议，但均未被采纳。叶剑英眼看第四军军部据点久攻不下，又得到警卫团第二连叛变的消息，心急如焚。他命令教导团炮兵连连长田时彦到指挥部，当面交代两项任务：第一，迅速率部队前往观音山解决叛变的警卫团第二连；第二，解决叛军后，即在山上架炮，居高临下，炮击第四军军部。田时彦率炮连到达阵地后，架好山炮，即派人与叛变的二连连长谈判。对方看到全市大部地区已被起义军占领，便无可奈何地带领全连缴枪归顺。接着，炮兵连将炮拉上山顶，炮口对准长堤方向，由炮兵指挥官杨达夫（朝鲜籍）亲自操炮，朝着第四军军部驻地肇庆会馆连连开炮。目标被击中，顿时浓烟四起，守敌乱了阵脚。这时，停泊在珠江上的几艘英国军舰，对准天字码头一带的起义军阵地猛烈轰击。防守这一地带的工人赤卫队和警卫团士兵急报指挥部。叶挺、叶剑英立即下令教导团的炮兵连狠狠还击。敌舰连中数弹，见势不妙，急速向白鹅潭方向退去。
但是，敌舰仅退至起义军炮火射程之外，又继续向岸上射击。反动军队也向市区步步进逼。