设计出逃
1913年10月，袁世凯以“准给病假三月，召来京调养”为名将蔡锷调到北京，实际上剥夺了他的军权，并进行严密的监视。针对袁世凯企图恢复帝制的阴谋，蔡锷与梁启超等人秘密商讨“倒袁”计划。
为避免引起袁世凯的猜疑，蔡锷在公开场合批驳反对帝制的梁启超，并积极表态“赞成帝制”。同时，他佯装胸无大志，经常在八大胡同“鬼混”，与名妓小凤仙打得火热。然而，袁世凯对蔡锷仍不放心，曾派人扮成盗匪闯入蔡锷家中，翻箱倒柜，以探虚实，结果一无所获。在蔡锷的严词责问下，袁世凯只得从监狱里提出几名犯人当替罪羊而枪决，才搪塞过去。自此，他认为蔡锷真的沉湎于酒色之中，从而放松了监视。
蔡锷因受到监视，乃采取深居简出、吃花酒做出一副醉生梦死之态，乃至与家人反目而走，减轻了袁世凯的疑虑，然后突然从北京潜回云南，并发动护国战争。
与小凤仙
蔡锷与小凤仙结识于青云阁的普珍园。蔡锷与小凤仙的故事被许多野史所记载，也曾多次拍摄为影视作品。对其真实性各自说法不一。
蔡锷将军曾在青云阁的普珍园结识名妓小凤仙，并多次在普珍园小酌，普珍园的名菜辣子凤节倍受小凤仙喜爱，从而演绎一段名流千古的爱情故事。将军逝世后小凤仙因无法忘怀，又来到青云阁找寻将军的记忆，并又在此遇到她的丈夫，因为她的丈夫长相很像将军，之后她便隐姓埋名，过着与世无争的生活。八十年代在青云阁原址拍摄的电影《知音》是根据蔡锷将军与小凤仙的爱情故事改编，世人为之感怀。
蔡松坡被诱进京师，软禁跟班。后来又接受首席谋士，“愿为帝王师”的旷世逸才杨度的建议，封蔡松坡为“始威将军”，担任一些有名无实的职务，加以笼络。蔡松坡终日无所事事，内心烦闷，便到八大胡同走走，想不到第一次就碰到小凤仙。小凤仙识英雄、重英雄，两人心生爱意。后小凤仙帮助蔡锷逃离北京。
护国战争后，蔡松坡已病情沉重，来不及也无法偕同小凤仙了，急忙沿江东下，经上海到日本就医，终因病入膏肓而在福冈医院逝世，享年三十四岁。小凤仙等的是蔡松坡的死讯，小凤仙悲痛欲绝。
军纪严明
蔡锷治军严明，并以身作则。他在云南都督任内，曾令参谋部汇考中外律例，制颁《简明军律》四十七条，内分“叛乱”、“擅权”、“辱职”、“抗命”、“暴乱胁迫”、“侮辱”、“逃逸”、“损坏军用物品”、“掠夺”、“关于俘虏之罪”及“违令”等十一章。并制颁《军队手牒》，强调军人“宜忠国家，宜敦信义，宜重俭朴，宜守纪律，宜尚武勇”。明确规定，“自宣布之后，一律实行”。又转发了南京临时政府陆军部关于严禁私自劝募军饷的命令。
护国军出师时有严明的军风纪，要求“一律严守军纪，保持秩序，勿失严整”；不得“乱入民家”；“购买须要公开，不得依势估压。”这样的军队。深受人民拥护，出现军民亲如一家的动人景象：护国第一军“出征以来，未滥招一兵，未滥收一钱，师行所至，所部士兵未擅取民间一草一木。”因之，在川南战斗中，所部连续“五月无饷，而将士不受馈一钱，蜀人爱戴之如骨肉也。”朱德也曾指出：“自滇以达蜀地，无不箪食而迎”。后来大总统黎元洪在为蔡锷国葬所致祭文中也以赞扬口吻说：“君故贫，靡有康食，而务敏于学，及御事至专阃，所入悉分赡隶军者。驭士卒严而有恩，皆乐为致死。”蔡锷这种艰苦奋斗、身先士卒的精神，鼓舞了为共和而战夺取反袁胜利的广大官兵。
学生时代
1882年12月18日（清光绪八年十一月初九）生于湖南省宝庆府（今邵阳市）一户贫寒的裁缝家庭。目前，蔡锷出生地有两种说法：一是宝庆府邵阳县亲睦乡蒋家冲（今邵阳市大祥区蔡锷乡蔡锷村蔡锷故居）；二是宝庆府武冈州山门镇水东大坝上（今洞口县水东乡杨万村大坝组）。1887年随家人迁至武冈山门黄家桥（今洞口县山门镇）。幼年在私塾读书。13岁考中秀才。15岁考入长沙时务学堂，师从梁启超、谭嗣同，并受到该学堂中文总教习梁启超的赏识，并建立起深厚的师生友谊。后入上海南洋公学（后更名为“国立交通大学”，即今天“上海交通大学”与“西安交通大学”的前身）。
1899年赴日本，就读于东京大同高等学校、横滨东亚商业学校。这时，中国在腐败的清王朝统治下，山河破碎，国力孱弱，帝国主义虎视鹰瞵，民族危机空前严重。蔡锷像许多热血青年一样，怀着急迫的心情，寻求救国救民的道路。他在一首诗中写道：“流血救民吾辈事，千秋肝胆自轮菌”，倾吐了满腔的爱国抱负。
1900年随唐才常回国参加自立军起义。失败后改名“锷”，立志“流血救民”。复去日本。先入成城学校，继入陆军士官学校，学习军事，曾参与组织“拒俄义勇队”。
在日本，蔡锷一面如饥似渴地学习军事知识，一面苦苦地思索拯救中华的途径。1902年2月，他在梁启超创办的《新民丛报》上，发表了题为《军国民篇》的文章，阐述了他的救国救民主张。他认为中国之所以“国力孱弱，生气销沉”，主要由于教育落后，思想陈旧，体魄羸弱，武器窳劣等原因造成的。若要改变上述弊病，必须实行“军国民主义”。
1902年11月，蔡锷又考入东京陆军士官学校。他思想活跃，成绩突出，与同学蒋方震、张孝准，同被称为“中国士官三杰”。当时，他虽然热切地希望变中国为世界第一等强国，但是还没有确立以暴力推翻清王朝的革命思想，仍然抱着从改革军事入手，帮助清廷革除弊政，借以实现富国强兵的理想。
发动起义
1904年毕业回国，先后在湖南、广西、云南等省教练新军。
1904年初，蔡锷从日本士官学校毕业归国。先后应聘任江西随军学堂监督、湖南教练处帮办、广西新军总参谋官兼总教练官、广西测绘学堂堂长、广西陆军小学堂总办、广西陆军讲武堂总办等职。年轻英俊的蔡锷，脚穿长统靴，腰挎指挥刀，每天扬鞭跃马，威风凛凛，指挥练兵。他讲解精辟，技艺娴熟，要求严格，深受官兵敬佩，被赞誉为“人中吕布，马中赤兔”。不久，云贵总督李经羲聘请他到云南担任军职。
当时，云南和全国一样，民族矛盾和阶级矛盾都十分尖锐，以推翻清王朝为宗旨的民主革命运动正在酝酿之中。大批同盟会会员和从日本回国的思想激进的青年军官，分布在云南陆军讲武堂和新军第19镇中。他们活动频繁，积极策划和组织反清革命斗争。蔡锷虽未参加同盟会，却受到日益高涨的革命形势的影响，暗中与同盟会保持联系，对革命党的活动给予同情和协助。他向同盟会员保证：一旦发生革命，一定给予“绝对同情支持。”
1911年（宣统三年）初调云南，任新军第十九镇第三十七协协统。蔡锷在就任云南都督后，积极更新人事，革除弊政，整顿财政，裁减军队，兴办教育，开发实业，使云南呈现出一派生气勃勃的景象。
1911年10月30日（农历九月初九），与革命党人李根源等在昆明领导新军响应武昌起义，蔡被推为临时革命总司令。旋成立云南军政府，任都督。蔡锷于宣统三年（1911年）二月抵达昆明，这年的农历九月初五日武昌起义，起义成功的消息传到云南后的第三天，蔡秘密约集同志刘云峰、刘存厚、唐继尧、韩凤楼、沈汪度、殷承瓛、雷飚、黄永社等计划响应，预定于十二日发动，推蔡为总指挥，以新军为骨干。不料事机泄漏，初九日，云贵总督署的总文案熊范舆、刘显冶把新军不稳的消息密告李经羲和统制钟麟同，李、钟会商后拟下令解散新军以杜绝乱源。10月30日(农历九月初九)夜，蔡锷等知道事机迫切，千钧一发，遂约同李根源率讲武堂学生自西北攻城，蔡自己率三十七协一部分攻东南门，次日中午，起义军胜利攻占云贵总督署。由于10月30日是农历九月初九重阳节，故史称昆明辛亥起义又被称为“重九起义”。
11月1日，大中华云南军都督府成立，蔡锷被推举为都督。数日后，云南各府、州、县传檄而定，全省光复，清政府在云南的封建统治被彻底推翻。蔡锷在出任云南都督期间，大力推行新政，发展经济、改善民生，深受军民爱戴，使民主共和思想深入人心，在风云变幻的政治舞台上始终坚持国家统一和民族团结的原则立场。
蔡锷进京
1913年10月被袁世凯调至北京，加以笼络与监视。蔡锷任全国经界局督办。他一方面领导经界局工作，另一方面仍热心于军事学术活动。他与蒋方震、阎锡山等11人组织军事研究会，深入研究各种军事学术问题。其间，他不断上书袁世凯，为国防建设和军队建设献计献策，倾诉他希望建设一支强大武装力量的强烈愿望。然而，野心勃勃的袁世凯，不仅对蔡锷改革军事的热望不予理睬，反而倒行逆施，疯狂地进行军事独裁和复辟帝制活动。
袁世凯自1912年成为中华民国临时大总统后，其政治野心不斯膨胀。他残酷镇压资产阶级革命党人，打击民主共和力量，同时篡改宪法，破坏责任内阁制，强化集权统治，朝着复辟帝制的道路疾进。
最初，蔡锷对袁世凯抱有幻想，认为他“宏才伟略，群望所归”。但是，1915年5月25日，袁世凯与日本帝国主义秘密签订卖国的《二十一条》，深深刺痛了蔡锷，使他看清了袁世凯的反动面目，8月，在袁世凯的授意下，北京出现了一个打着“筹一国之治安”旗号的“筹安会”，公然为复辟帝制制造舆论。接着，各类“联合会”、“请愿团”也纷纷粉墨登场，为帝制唱赞歌。12月，袁世凯完成了复辟帝制的准备，于12日宣布接受帝位，下令取消民国，改用洪宪年号。
护国讨袁
袁世凯复辟帝制的活动，使蔡锷气愤已极，他决心以武力“为四万万人争人格”。于是他表面上装出不关心政治的样子，常去北京八大胡同，与名妓小凤仙厮混，以蒙蔽袁世凯，暗中却多次潜赴天津，与老师梁启超商量讨袁计划，并初步拟定了赴云南发动武装起义的战略设想。内容是：“云南于袁氏下令称帝后即独立，贵州则越一月后响应，广西则越两月后响应，然后以云贵之力下四川，以广西之力下广东，约三四个月后，可以会师湖北，底定中原”。这是个符合当时客观实际的颇具胆识的战略构想。
1915年11月，蔡锷秘密离京赴津，旋以治病为名东渡日本，后经台湾、香港、越南，于12月19日抵达昆明。在民主革命志士云集的云南军队中，从8月中旬“筹安会”成立时起，中下级军官就积极活动，酝酿发动讨袁起义。1915年9月11日以后，以唐继尧为首的团以上军官，又多次举行秘密会议，确立了护国讨袁的战略决策，并着手进行战争准备工作。蔡锷抵达昆明，加速了云南反袁武装起义的爆发。
1915年袁世凯称帝，他由北京潜回云南，与唐继尧等人于12月25日宣布云南独立，组织护国军，发动护国战争。蔡锷任护国军第一军总司令，唐继尧为云南军政府都督，组成护国军三个军，分别从四川，湘西和广西三个方向出师讨袁。蔡锷为第一军总司令，率4个梯团（旅）约8000人入川，拟对川边敌军突然袭击，出奇制胜，夺占叙州（今宜宾）、泸州诸要地，再北攻成都、东取重庆，尔后挥师东下，会师武汉。
四川战役
1916年春率部在四川纳溪、泸州一带击败优势袁军，迫袁取消帝制。袁死后蔡任四川督军兼省长。
蔡锷组织指挥的四川战役，是护国军在大洲驿休整数日，士气复振，蔡锷决定对敌反攻。这次反攻，无论是在制定计划，组织协同，还是实施指挥诸方面，都有条不紊，果断坚决，在整个护国战争中，堪称精彩的一幕。3月16日，蔡锷令右翼赵又新梯团自白节滩经双合场进攻纳溪侧背，为主攻；中路顾品珍梯团一部由渠坝驿沿叙永河向纳溪正面佯攻，朱德，张煦两支队从侧翼向兰田坝迂回前进，阻击泸州援纳之敌，刘存厚师进攻牛滚场，威胁江安守敌，掩护主力攻纳。17日，几路部队同时向敌发起进攻，连战皆捷，朱德一路甚至挺进到距泸州仅几公里的地方。敌人退到纳溪外围组织环形防御。蔡锷见各路进展缓慢，恐合江之敌抄袭后路，遂于24日令各路军队撤出战斗，退回出发地。经此一战，敌主力“第七师将校伤亡殆尽，士兵损失过半，已无再战能力。”
护国军以弱于敌人的兵力，在饷弹两缺，后方接济时断的情况下，与号称精锐的北洋军奋战数月，虽没有夺占泸州，却牵制住了敌军主力，阻止了敌军的推进，有力地配合了其它方向军队的行动，推动了全国反帝制运动的发展壮大。1916年3月22日，袁世凯被迫宣布取消帝制。泸州前线总司令张敬尧，见胜利无望，也在1916年3月31日与蔡锷达成停战协议。
逝世
袁世凯死后，黎元洪继任为民国大总统，1916年7月6日任命蔡锷为四川督军兼省长。但是，这时蔡锷的病情恶化，他草草处理了川省善后事宜，即于9月东渡日本治喉癌。1916年11月8日上午，终因医治无效，病逝于日本福冈，年仅34岁。蔡锷在遗嘱中写道：“我统率滇之护国军第一军在川战阵亡及出力人员，恳饬罗佩金等核实呈请恤奖，以昭公允；锷以短命，未能尽力为民国，应为薄葬。”
1917年4月12日，蔡锷魂归故里，北洋政府在长沙岳麓山为他举行国葬，蔡锷也成为民国历史上的“国葬第一人”。