В Букурещ на заседанието си от 12 август БРЦК преценя, че е настъпил благоприятен момент за общо въстание в България.
Определени са главните апостоли: Никола Обретенов - за района на Русе, Шумен, Варна и Разград; М. Сарафов - в Търновско; Панайот Волов - в Троянско; Ст. Драгнев - в Ловеч; Стефан Стамболов - в Старозагорско; Т. Стоянов и С. Танасов - в Сливенско. Планът предвиждал въстанието да бъде подкрепено с чети отвън, да се подпали Цариград от група, ръководена от Стоян Заимов и Георги Бенковски. Най-изтъкнати дейци на БРЦК – Христо Ботев и Иван Драсов се заели с организирането на самото въстание. Подготовката обаче не останала скрита от погледа на османските власти и те взели бързи мерки за неговото предотвратяване - засилили охраната по р. Дунав, извършили арести в редица краища.
На определената за бунта дата (14 септември 1875) ръководителите на Старозагорския революционен окръг се събрали в къщата на братя Жекови в Стара Загора и решили да изчакат пристигането на въстаниците от околните села и Чирпан и заедно с тях да излязат на Чадър могила, разположена в източната част на града. На 16 септември вместо очакваните 300 въоръжени бойци се явили само 24, а сформираните две малки чети предвождани от Руси Бакърджи и Хр. Шиваров били разбити от турците.
„Като видели, че от старозагорските съзаклятници никой не се явил, Стамболов и хората му решили да излязат колкото са. Клели се, прегръщали и целували се братски и тръгнали.
Щом стъпили на полето, запели бунтовната песен на Стамболова:
Не щеме ний богатство
Не щеме ний пари,
Но искаме свобода.
Човешки правдини!!!…
На Чадаръ-могила, дето се озовали бързо с надежда да заварят безбройна дружина, било – под тъмната септемврийска нощ – пусто, като в горите тилилейски.“, пише в Захари Стоянов.
Опити за надигане срещу поробителя били направени и в Русенско и Шуменско, но безуспешно. Търновският революционен комитет пък решил да отложи своите действия. По тази причина въстанието избухнало само в онези райони, където не било получено известието на търновци, и затова завършило с поражение.
Неуспехът на въстанието предизвикал остра криза в БРЦК. Христо Ботев си подал оставката, а след това комитетът на практика престанал да съществува. Въпреки поражението му обаче Старозагорското въстание изиграло не малка роля за засилване на общия революционен подем сред българския народ.