Thái Nguyên là một tỉnh có vị trí quan trọng cả về chính trị lẫn quân sự đối với miền rừng núi, trung du Bắc Kỳ. Đây là nơi đã từng nổ ra các cuộc đấu tranh chống Pháp kể từ khi thực dân Pháp chiếm đóng. Do tầm quan trọng đó cũng như trước sức đấu tranh của nhân dân nơi đây nên thực dân Pháp đã bố trí ở Thái Nguyên một lực ‘lượng quân sự khá mạnh.
Lực lượng quân sự này, cho đến năm 1917, gồm có một trại lính tây gần 50 tên. Chúng còn xây dựng hệ thống nhà tù, trại giam ở thị xã Thái Nguyên, ở Bá Vân, Chợ Chu... để giam giữ tù nhân mà phần lớn là các chiến sĩ trong phong trào Đông Du, Đông Kinh nghĩa thục, khởi nghĩa Yên Bái sau này. Sự liên hệ, nối kết giữa tù chính trị với binh lính yêu nước canh giữ nhà tù, trại giam dần dần được thiết lập và cùng với quá trình đó, một kế hoạch bạo động được bí mật hình thành.
Lãnh đạo cuộc bạo động là đội trưởng lính khố xanh Trịnh Văn Cấn (tức Đội Cấn) đang đóng ở Thái Nguyên. Năm 1917, khi đóng quân ở Thái Nguyên, tiếp xúc với tù chính trị, trong đó có Lương Ngọc Quyến - một yếu nhân Việt Nam Quang phục hội. Đội Cấn biết tới đường lối đấu tranh của tổ chức này và tự nguyện đứng vào hàng ngũ Việt Nam Quang phục hội. Cùng với Đội Cấn, Lương Ngọc Quyến là linh hồn của cuộc bạo động. Hai ông và các đồng chí của mình như Đội Giá, Đội Xuyên, Đội Nam... đã bàn bạc và quyết định tổ chức cuộc nổi dậy chiếm tỉnh Thái Nguyên làm căn cứ. Tới tháng 8/1917, được tin sắp có cuộc thuyên chuyển, kể cả một số cai đội khố xanh, Đội Cấn quyết định khởi nghĩa vào đêm 30 rạng ngày 31- 8-1917.
Khoảng 10 giờ đêm ngày 30/8, đội Trường đi hạ thủ viên giám binh Nhen và Ba Chén giết tên phó quản Lạp. Đáng lẽ phải dùng mưu hạ sát bằng dao, nhưng bị Nhen chống cự, đội Trường buộc phải nổ súng khiến không giữ được bí mật như kế hoạch đã định.
Trong khi đó, đội Giá (tức Dương Văn Giá) đã cùng một bộ phận nghĩa quân khác sang phá đề lao, hai vợ chồng tên giám ngục Loét (Loe) chống cự đều bị giết, hơn 200 tù nhân được giải phóng.
Đội Cấn hạ lệnh thổi kèn tập hợp nghĩa quân, gồm hơn 300 người tuyên bố khởi nghĩa. Nghĩa quân toả ra chiếm dinh công sứ, toà án, kho vũ khí, nhà đoan, sở rượu . .
Quân kỳ năm sao với bốn chữ: Nam binh phục quốc được treo cao ở cổng thành Thái Nguyên. Quốc hiệu Đại hùng được công bố. Tất cả 311 nghĩa quân, gồm 131 lính khố xanh và 180 tù phạm tự nguyện chiến đấu dưới cờ nghĩa.
Ngày 31/8, nhiều thanh niên ngoại thị, công nhân mỏ than Phấn Mễ và một số công chức xin gia nhập nghĩa quân, đưa quân số lên tới 300 người tình nguyện tham gia quân khởi nghĩa, trong đó có hơn 50 người là công nhân mỏ than Phấn Mễ, mỏ thiếc Lang Hít. 625 nghĩa quân (kể cả 215 tù nhân được giải phóng tham gia) với số vũ khí thu được ở trại lính khố xanh và số thu thêm 167 súng trường, một súng lục, 16 thanh kiếm, 62.175 viên đạn và vũ khí tự mình trang bị quyết tâm khởi nghĩa.
Về phía địch, ngay sau khi nhận được điện cấp báo, quyền thống sứ Bắc Kỳ Lơ Galăng (Le Gallan) lập tức ra lệnh báo động khẩn cấp cho các đồn bốt xung quanh tỉnh lỵ Thái Nguyên. Đồng thời, chúng điện gọi công sứ Đác từ Đồ Sơn về để cùng với tướng Misác (Michard), Tư lệnh tối cao quân đội Bắc Kỳ lên Thái Nguyên. Sau khi bàn bạc, chúng quyết định triển khai kế hoạch bao vây tiêu diệt nghĩa quân.
Lực lượng tiếp viện gồm 15 xe cơ giới được huy động khẩn cấp từ Bắc Ninh lên. Tiếp đó, địch chuyển phân đội súng máy tới Gia Sàng cùng một trung đội lính Âu và phân đội sơn pháo 80 xuất phát từ Đáp Cầu.
6 giờ sáng 4/9, địch tập trung một lực lượng lớn gồm 300 lính Pháp và lê dương, bốn khẩu đại bác và moócchiê mở cuộc tiến công vào tỉnh lỵ, từ ba hướng đông, tây, nam. Đến trưa, địch điều thêm 80 lính lê dương từ Yên Bái sang tiếp ứng
Ngày 5/9, địch tập trung toàn bộ lực lượng mở cuộc tiến công thị xã. Nghĩa quân diệt 107 tên địch, làm bị thương 17 tên khác. Trong trận này, nghĩa quân bị tổn thất nặng: hy sinh và bị thương 56 người, bị bắt 85 người. Tổn thất lớn nhất là Lương Ngọc Quyến, chỉ huy trưởng năm phong tuyến phía ngoài tỉnh lỵ Thái Nguyên đã anh dũng hy sinh. Trưa ngày 5-9, địch chiếm tỉnh lỵ.Ngày 24-9, sau khi thoát vòng vây của địch, nghĩa quân chia thành hai toán. Một toán về Hiệp Hoà (Bắc Giang), có lúc đã tiến tới gần Gia Lâm, nhưng cuối cùng cũng bị hao tổn lực lượng rồi tan rã. Còn đại bộ phận nghĩa quân trở về địa bàn Thái Nguyên vào tháng 10-1917. Lúc này, nghĩa quân chỉ còn 70 người.
Ngày 6/10, địch tiến công, nghĩa quân chiến đấu quyết liệt, gây cho địch thiệt hại nặng. Nhưng địch tiếp tục tăng viện và khép nhặt vòng vây tiến công, nghĩa quân phải rút về phía tây bắc, lên mạn Hoàng Đàm rồi tiến về Yên Thế mong dựa vào địa thế hiểm trở để xây dựng căn cứ. Tới cuối tháng 11/1917. toàn bộ quân số của nghĩa quân chỉ còn 40 tay súng và sang tháng 12 sụt xuống còn 25 người. Đội Cấn, Đội Giá, Đội Trường, Cai Sơn quyết định quay về Thái Nguyên. Tới đầu tháng 1-1918, nghĩa quân chỉ còn 10 người và dẫu chỉ với 10 người còn lại đó, họ vẫn kiên cường đánh địch bảo vệ căn cứ Pháp Sơn. Sáng ngày 11/1/1918, trong thế cùng lực kiệt giữa vòng vây quân thù, Đội Cấn đã tự sát để khỏi sa vào tay giặc.
Như vậy, kể từ đêm 30/8/1917, cuộc khởi nghĩa của binh lính và tù chính trị Thái Nguyên tồn tại gần 6 tháng. Tuy nhiên, cuộc khởi nghĩa mãi mãi là minh chứng của lòng yêu nước và là niềm tự hào của người Thái Nguyên.