根据借款合同，美、英、法、德等帝国主义不但掌握了路权，而且还要以湖南、湖北两省的盐税厘金作为抵押，所以，所谓铁路“国有”，不但剥夺了中国人自办铁路的主权，而且实际上是把全部川汉、粤汉铁路完全拍卖给帝国主义了！广大人民在两路筹办的时期内，吃尽了苦头，现在看到清政府公然出卖路权，更加愤恨；许多绅商也因铁路国有损害了他们的利益，非常不满。于是，一个具有广泛群众基础的、轰轰烈烈的保路运动爆发了。
保路运动是由民族资产阶级上层的代表立宪派发起的。他们叩头请愿，向清政府请求“收回成命”。湖南的绅商，聚集于谘议局开会，散发传单，指责铁路国有政策。湖北绅商派代表去北京请愿。广东也召开粤汉路股东会议，要求维持商办。四川成都的立宪派要市民供奉光绪帝神位，并从光绪帝的立宪论旨中摘出“庶政公诸舆论”“铁路准归商办”两句话作为口号，表示他们不反对朝廷，只为“争路”的政治态度。
在各省绅商向清政府请愿的同时，各省的广大人民突破请愿运动的限制，掀起了激烈的反抗斗争。四川各府州县遍设保路同志会，参加者数十万人；万余湖南长沙、株洲工人举行了罢工示威，湖南学生也举行罢课；数千湖北宜昌筑路工人与清军发生了武装冲突；留日学生也声援保路运动，提出“路存与存，路亡与亡”的口号；旅美的广东华侨也集会反对，决议：“粤路股银，皆人民血汗……有劫夺商路者，格杀勿论。”这时，革命党人乘机展开活动，湖北詹大悲在《大江报》上发表文章，鼓吹革命；同盟会员陈少白在香港主办的《中国日报》及其他港报，都刊载了反对铁路国有的言论，抨击清政府。