Pierwsze strzały padły około godz. 13:50 na Żoliborzu, w okolicy ul. Suzina. Zaatakowana przez patrol niemiecki drużyna Armii Krajowej (w jej składzie był Zdzisław Sierpiński) odpowiedziała z powodzeniem strzałami, w wyniku czego Niemcy zablokowali wiadukt nad Dworcem Gdańskim i obsadzili główne skrzyżowania Żoliborza. O 16.00 dowódca SS i Policji w dystrykcie Warszawa Oberführer SS Geibel uprzedzony o wybuchu powstania zarządził alarm podległych mu sił.

O godz. 16.30 niemiecki dowódca wojskowy Warszawy gen. Reiner Stahel zarządził alarm garnizonu. Powstanie wybuchło 1 sierpnia 1944 roku o godz. 17.00 – była to godzina „W”.

Do walki przystąpiło około 600 plutonów AK, liczących około 40 tysięcy żołnierzy, w tym kilka tysięcy kobiet. Uzbrojenie oddziałów polskich wynosiło 1700 pistoletów, 1000 karabinów, 300 pistoletów maszynowych, 60 ręcznych karabinów maszynowych, 7 ciężkich karabinów maszynowych oraz 25 tys. granatów.

W Śródmieściu wraz z Powiślem i Starym Miastem z powodzeniem zaatakowano wiele obiektów przewidzianych do zdobycia, wśród nich gmach Poczty Głównej na Placu Napoleona i Prudentialu, najwyższego budynku w Warszawie. Był widoczny z daleka, także z odległych przedmieść, toteż fakt, że już w pierwszych godzinach powstania dzięki oddziałom batalionu „Kiliński” załopotała na jego dachu flaga biało-czerwona miał niebagatelny wpływ na samopoczucie i morale ludności.

Wielu strategicznych obiektów w Śródmieściu nie udało się opanować. Obie centrale telefonów, chociaż okrążone, pozostały w rękach niemieckich. Dworzec Główny i Poczta Główna także nie zostały zdobyte. Odparty został m.in. atak na Dom Prasy przy ul. Marszałkowskiej 3/5, a większość atakujących powstańców poległa. Kompleks budynków na pl. Piłsudskiego został odcięty, ale nie było wystarczających sił na jego zdobycie.

Na Starym Mieście załamał się szturm na pl. Zamkowy, nie opanowano mostów: Kierbedzia i Poniatowskiego. Zawiodły również całkowicie okupione poważnymi ofiarami natarcia w rejonie tak zwanej dzielnicy policyjnej – aleję Szucha i plac Unii Lubelskiej. Zdobyto i zabezpieczono budynki elektrowni na Wybrzeżu Kościuszkowskim wraz z rozległym zapleczem, co miało dla całego miasta ogromne znaczenie.

Na Ochocie nie powiódł się szturm na koszary policji niemieckiej w Domu Akademickim na placu Narutowicza i na kilka innych ważnych obiektów. Większość powstańców po zapadnięciu zmroku wyszła z miasta do Lasów Chojnowskich. W dzielnicy pozostały dwie izolowane grupy powstańców przy ul. Wawelskiej i Kaliskiej.

Na Mokotowie nie zdołano opanować linii ul. Rakowieckiej, nie powiódł się atak na tory wyścigowe na Służewcu i na koszary w szkole przy ul. Woronicza 6. Większość oddziałów obwodu V AK wyszła po zmroku z miasta do Lasu Kabackiego. W dzielnicy pozostał Pułk AK „Baszta”, któremu podporządkowały się pozostałe oddziały V obwodu. W ostatniej chwili odwołany został atak na tereny lotniska na Okęciu. Do części oddziałów rozkaz nie dotarł i zostały zdziesiątkowane podczas ataku. Nielicznym udało się przedrzeć na Mokotów.

Na Pradze powstanie praktycznie się załamało. Obsadzono wprawdzie kilka obiektów (w tym dyrekcję kolejową na ul. Targowej), ale nie powiodły się ataki ze strony praskiej na mosty Kierbedzia i Poniatowskiego, pozycje w tej dzielnicy pozostały wyizolowane i oddalone od głównego terenu objętego działaniami powstańczymi.

Częściowo udały się ataki na Woli, tam gdzie wykonywał je Kedyw. W tej dzielnicy znalazły się „ostrzelane” już w czasie okupacji w akcjach dywersyjnych i bojowych oddziały Kedywu pod dowództwem ppłk Jana Mazurkiewicza (ps. „Radosław”). Przy zbiegu ulic Okopowej i Dzielnej w fabryce Kamlera ulokowana została siedziba Komendy Głównej AK. Bataliony „Zośka”, „Parasol”, „Miotła” i „Czata 49” spełniły na Woli znaczną część powierzonych im zadań. Opanowano także magazyny żywności i mundurów niemieckich na Stawkach. Sytuacja na Woli jednak nie przedstawiała się pozytywnie. Oddziały III Obwodu AK nie wykonały zadania i nie oparły linii obrony dzielnicy na obwodowej linii kolejowej. Dzięki temu Niemcy już 2 sierpnia mogli rozpoznawczo atakować dzielnicę szykując się do głównego ataku (ten nastąpił 5 sierpnia).
Pluton Głuchoniemych pozostawał w Instytucie Głuchoniemych przy placu Trzech Krzyży z zadaniem obrony budynku, zaś kompania Koszta wspierała opanowanie placu Bankowego i ul. Rymarskiej.

Powstańcy z Żoliborza po nieopanowaniu wyznaczonych obiektów wyszli wieczorem 1 sierpnia do Kampinosu. W mieście pozostała grupka powstańców w okolicach placu Wilsona. Niemcy na razie odparli ataki i trzymali obiekty okalające Żoliborz-Cytadelę, CIWF, Instytut Chemiczny, baterie artylerii na Burakowie. Nie udało się także natarcie na lotnisko bielańskie oddziałów VIII Rejonu AK.

Straty wraz z rozstrzelanymi oddziałów polskich wyniosły 1 sierpnia ponad 2 tysiące ludzi, straty po stronie niemieckiej wyniosły około 500 żołnierzy zabitych lub rannych i kilkuset jeńców.

Pod Legionowem miejscowe jednostki AK wykonały akcję wspierającą powstanie, wysadzając pociąg jadący do Warszawy. W akcji tej zginęło kilku powstańców.

1 sierpnia o świcie dowódca radzieckiej 2 armii pancernej wydał rozkaz o przejściu do obrony w związku z silnym niemieckim kontratakiem. Radziecki 3 korpus pancerny został okrążony, a następnie rozbity pod Wołominem, który Niemcy zdobyli 3 sierpnia.

Tego dnia Edward Chudzyński we wierszu „Sierpień” napisał:

Sierpień dziś w mieście rozgorzał,
Na piętrach, dachach, w piwnicach,
Promienny i krwawy jak zorza,
Radością pogonił w ulicach. (...)
Warszawa rzuciła swe dzieci
Po jutra wolnego nadzieję.

1 sierpnia 1944 w Berlinie, Heinrich Himmler w rozmowie z Adolfem Hitlerem stwierdził:

Mój Führerze, moment jest niekorzystny. Uważam wszakże za szczęśliwe zrządzenie losu, że Polacy to czynią[4]. Za 5-6 tygodni opuścimy te obszary. Wtedy jednak zniszczona będzie Warszawa, stolica i serce tego 16-17 milionowego narodu, który od siedmiuset lat blokuje wschód, a od bitwy pod Grunwaldem stale zagradza nam drogę w tym kierunku. Warszawa zostanie zniszczona wraz z jej inteligencją. W konsekwencji problem polski przestanie być wielkim problemem dla naszych dzieci, dla dalszych potomków, a nawet już dla nas.