Въстанието избухва в Битолски, Солунски и Скопски революционен окръг. В началото на януари 1903 г. в Солун е свикан конгрес на ВМОРО. На проведения в Смилево окръжен конгрес е изработен планът за въстаническите действия. Избран е ръководен щаб в състав Д. Груев, Б. Сарафов и А. Лозанчев, на който е делегирано и правото той да определи датата на въстанието. След конгреса в Смилево следва и друг конгрес, свикан в местността Петрова нива в Странджа, където е обсъден планът за въстаническите действия в Одринско и е определен съставът на бойното ядро в този район: М. Герджиков, Л.Маджаров и Ст. Икономов. Въстанието избухва на 20 юли (Илинден) 1903 г., откъдето идва и име му. Най-напред въстанието избухва в Битолския революционен окръг. Само за няколко дни то обхваща всички населени пунктове в планинските местности на Битолска, Леринска, Костурска, Охридска и Кичевска кази (околии). Кулминационна точка на въстанието става превземането на гр. Крушово и прокламирането на Крушовската република. На 6 август същата година въстанието избухва и в Одринско. Въстаниците успяват да освободят много селища в района на Странджа планина и крайморските градове Василико и Ахтопол. Връхна точка то достига с обявяването на Странджанската република, която просъществува 26 дни.

Срещу въстаналото население в Македония и Одринско османското правителство изпраща 300 000 добре въоръжени редовни войници, снабдени с модерно оръжие и артилерия. Главният щаб на въстанието отправя бърза молба за помощ до българското правителство. Последното, предупредено от западните Велики сили за лошите последствия, които биха последвали за България при евентуална намеса, не се отзовава на отправения призив. Разчитайки на собствените си сили, въстаналото население се отбранява в продължение на три месеца срещу многократно превъзхождащия го противник, но не успява да удържи неговия напор. Въпреки своя неуспех Илинденско-Преображенското въстание изиграва огромно значение и показва на цялата европейска общественост, че поробеното население в Македония и Одринско не иска повече да търпи чуждестранното иго и че ще продължи и по-нататък своята борба до извоюването на националната си независимост.