Podmienkou úspechu týchto plánov bola koordinácia akcie so sovietskym velením. 4.augusta 1944 odletel Karol Šmidke do Moskvy, kde sa začalo rokovanie so sovietskym velením. Avšak vojenské ústredie bolo kvôli rýchlo sa odohrávajúcim udalostiam nútené vydať rozkaz k povstaniu ešte pred dokončením príprav. Príčinou bola činnosť partizánskych skupín a miestnych ilegálnych organizácií, ktoré ani vojenské ústredie, ani SNR neboli schopné napriek všetkému úsiliu kontrolovať a usmerniť. Partizánske skupiny vyvíjali rôzne záškodnícke činnosti ako napr. zatarasovenie cestných komunikácií, ničenie mostov, či prepadávanie nemeckých vlakov vezúcich náhradnú muníciu na front, no takto provokovali otvorený nemecký zásah. Zámienku na priamy vojenský zásah dalo Nemecku postrieľanie členov nemeckej vojenskej misie, ktorá sa vracala z Rumunska, na dvore Martinských kasární 28. augusta. Nemecká armáda začala s obsadzovaním Slovenska 29. augusta 1944. Hneď nato vojenské ústredie v Banskej Bystrici odpovedalo večer vydaním dohovoreného hesla posádkam na zaujatie obranného postavenia: „Začnite s vysťahovaním!“ Povstanie sa začalo.

Povstanie bolo verejne oznámené banskobystrickým Slobodným rozhlasovým vysielačom 30. augusta 1944, ktorý zohral pri mobilizácii Slovákov do povstania veľmi významnú úlohu. Povstalci udržiavali proti útokom nemeckej armády súvislé územie na strednom Slovensku po celé dva mesiace (od 29.8.1944 do konca októbra toho roku). Jadrom vojenských síl bola Prvá československá armáda, ktorá vzrástla na 60 000 mužov a jej veliteľom bol najprv podplukovník Ján Golian a od 7. októbra generál Rudolf Viest. V partizánskych oddieloch bojovalo zhruba 18 000 mužov. V SNP však bojovali aj príslušníci mnohých iných národov, napr. Česi, Rusi, Ukrajinci, Bielorusi, Francúzi, ale aj Maďari a Nemci. Armáda mala akútny nedostatok tažkých zbraní, ako aj diel, tankov a lietadiel. Množstvo výzbroje a munície padlo do rúk Nemcom na západnom Slovensku, kde organizácia na začiatku povstania zlyhávala. Povstalcov podporovali aj 1. československý stíhací pluk, ktorý priletel zo Sovietskeho zväzu, a tiež 2. československá paradesantná brigáda. Spojenecké lietadlá s muníciou a výzbrojou pristávali na letisku Sliač.

Najtvrdšie boje sa odohrávali v horách a horských priesmykoch. Nemci s takýmto tvrdým odporom nerátali, a preto museli postupne posilňovať aj svoje letecké sily nad územím Slovenska. SNP je tak významné aj preto, že spolu s prevratom v Rumunsku viazalo značné nemecké vojenské sily, a tak oslabilo pozíciu Nemecka v stredoeurópskom priestore. Boje boli zo strany povstalcov prevažne bojmi obrannými. Najtvrdšie boje prebiehali v oblastiach okolo Strečna, Vrútok, Martina, Zvolena, Hronskej Dúbravy, Banskej Štiavnici, Hornej Nitry a Telgártu.
Aj napriek veľkému odporu vojakov a partizánov sa nemeckej armáde podarilo postupovať stále ďalej. Mohutná ofenzíva proti povstalcom sa začala 17. októbra z Maďarska. 27. októbra padlo centrum povstania - Banská Bystrica. Časť povstaleckých vojsk sa dostala do zajatia, medzi nimi aj Ján Golian a generál Rudolf Viest, ktorí boli neskôr popravení v Nemecku. Časť armády sa pridala k partizánom, ktorí vytvorili 17 brigád a 22 oddielov, spolu asi 13 500 bojovníkov.