1915年10月22日夜，唐继尧、蔡锷、李烈钧以及云南军政要员52人“歃血为盟”，共同宣誓“兴师起义，誓灭国贼”。

兴师讨袁，蔡锷引明朝永乐皇帝起兵靖难为例，主张称起义军为“讨贼军”或者“讨逆军”。但是李曰垓认为:“如果名义不定，对内，不足以明确系统；对外，不足以端正视听。”他分析，袁世凯已经接受日本提出的“二十一条”，“帝制告成，国且不国”，袁世凯若称帝，“中华必将沦为日本的殖民地”，“恐共和亡而国亦亡”，而“讨袁关系国家存亡，非一般叛逆可比，而是护国家之义举”，应该以‘护国’立名。‘护国军’这个称号，把反对复辟帝制与挽救国家希望结合起来，推动全国各种政治力量团结一心，为保全中国土地、人民和主权而联合，意义深远，激发人心，而又简明易懂。”李曰垓的意见掷地有声，大家一致赞同。“护国军”之名，以及由此衍生出来的“护国起义”、“护国运动”、“护国战争”等等，从此载入史册。这是李曰垓在护国起义中的一大贡献。

12月25日，唐继尧、蔡锷、李烈钧等召集各界集会，宣布云南独立，成立护国军，武装讨袁，并联名通电全国。会上群情激奋，欢声雷动。昆明市民自动张贴“拥护共和万岁”的标语，遍悬国旗，并争先捐款，云南举义，得到全国各地响应，迅速掀起了反袁热潮。

云南宣布独立后，唐继尧、蔡锷等决定仿照辛亥革命的办法，设都督府为全省最高军政领导机关，并推举唐继尧为都督。

护国军领导者将原有部队扩编成三个军，以蔡锷为第一军总司令，率三个梯团入川，拟在分取叙州、泸州后，进攻重庆；以李烈钧为第二军总司令，率两个梯团入桂，拟直趋南宁，会合桂军后，分进湘、粤；唐继尧兼任第三军总司令，遣兵出黔、湘，取武汉。唐继尧先派徐进为先遣纵队长，同戴戡等入黔发动起义。派赵钟奇率一个梯团入黔，拟会合黔军，直取湘西；派李友勋率一支队出会理、宁远，相机进取成都。

此外，尚编组一挺进军，由黄毓成统率，拟直趋湘西，取常德，游击于武汉、荆襄一带。另委派原国民党员熊克武为四川义勇队总司令，程潜为湖南招抚使，分别回川、湘两省集合讨袁武装，开辟敌后战场。