На 24 септември, по заповед на Окръжния революционен комитет на БКП, главните сили на въстаниците под ръководството на Георги Дамянов, Иван Михайлов, Тодор Атанасов и Владимир Минчев се насочват към Враца с цел да я превземат. По същото време правителствени войски от Шуменския гарнизон, въоръжени с 5 картечници и 2 полски оръдия, настъпват по железопътната линия Криводол-Бойчиновци и привечер завземат гара Бойчиновци. Това заставя ръководството на въстаниците да пренасочи през нощта главните си сили към Бойчиновци. Там пристига Гаврил Генов, който е назначен за главнокомандващ бойната операция.
Въстаниците са зле въоръжени – разполагат едва с 2000 пушки, 4 картечници и 1 планинско оръдие. Правителственият отряд, въпреки че е многократно числено превъзхождан, е заел изгодна тактическа позиция на Бойчиновското плато, укрепил се е в сградите на гарата. Въстаниците започват атаката на 25 септември сутринта. Тъй като повече от половината от тях са невъоръжени, откъсват слънчогледови стъбла от околните ниви, за да изглежда в сутрешния сумрак, че носят пушки. Това вдъхновява Гео Милев за метафората със слънчогледите в поемата му „Септември“. Въстаниците започват фронтална атака в 4 часа сутринта. Първоначално постепенно, а скоро след това – масово, правителствените войски започват да отстъпват и в крайна сметка се предават.
На 18 септември правителството се обръща към Великите сили да му бъде разрешено да извърши мобилизация в нарушение на Ньойския договор. Мобилизирани са около 3 хиляди души. Създадени са и шпицкоманди от демобилизирани офицери и сержанти с богат военен опит. Освен това са изпратени части от гарнизоните в Русе, Плевен, Шумен. Така въстанието в Северозападна България е потушено с особена жестокост.
Над 5 хиляди души са избити, около 15 хиляди са арестувани и репресирани, 2 хиляди емигрират. Емигрират и ръководителите на въстанието Георги Димитров и Васил Коларов. Те бягат в съседна Югославия.
Причините за неуспеха на въстанието са няколко.
Арестите на опитни комунистически дейци в началото на септември водят до слаба организация на въоръжените действия. В голяма част от страната дори комунистите не посрещат идеята за въстание с ентусиазъм.
Въстанието не избухва в големите индустриални центрове - София, Варна, Бургас, Пловдив, където е съсредоточена немалка част от привържениците на БКП. По този начин се дава възможност на правителството да използва големите войскови части в тези градове срещу въстанието в селските райони. Въпреки специалните усилия на БКП за агитация сред българските войници, армията застава изцяло на страната на правителството, макар че повечето войници произхождат от бедни селски семейства, традиционно симпатизиращи на БЗНС и БКП.
Железниците на страната, в които през предишните години избухват едни от най-големите стачки, по време на въстанието функционират успешно, ръководени от социалдемократическия министър Димо Казасов.
Това не пречи на Георги Димитров и Васил Коларов по-късно да се обърнат с отворено писмо, в което казват, че революционната ситуация в България продължава и в началото на 1924 година изграденият от тях Задграничен комитет ще обяви нов курс към въоръжено въстание.
Скоро след бунта се провеждат избори в България и новият парламент приема Закон за защита на държавата. С него Комунистическата партия е поставена извън закона. БКП създава нелегална военна организация, която инициира терористични акции. Спечелилото изборите правителство на проф. Цанков управлява авторитарно и също нерядко със средствата на терора. Демократичната система в България остава трайно нарушена до 1944 г., както и след това, когато в България навлиза Съветската армия и в страната скоро се установява просъветски режим.
Марица БГ