當(dāng)天晚上，部分群眾擁到臺(tái)北市警察局和憲兵團(tuán)，要求嚴(yán)懲兇手。28日上午，更多的市民圍攻了臺(tái)灣省專賣局。下午，約有四、五百名群眾來到行政長官公署，向行政長官陳儀請(qǐng)?jiān)福乖庑l(wèi)兵開槍射擊，當(dāng)場打死數(shù)人。于是事態(tài)迅速擴(kuò)大，游行、示威、請(qǐng)?jiān)负芸煅莼癁榇笠?guī)模武裝沖突，一場反獨(dú)裁、反專制、反暴行、爭民主、爭自治的運(yùn)動(dòng)在全市漫延。陳儀隨即宣布實(shí)行戒嚴(yán)，派出大批軍警在全市大街小巷巡邏。

1947年3月2日，臺(tái)北市民眾成立“二·二八事件處理委員會(huì)”，并隨后在各地成立分會(huì)，代表民眾就事件處理和臺(tái)灣的政治改革與行政長官公署交涉。陳儀也派人參加了這個(gè)委員會(huì)。1947年3月8日，委員會(huì)通過其宣傳部長王添丁起草的“三十二條要求”，包括實(shí)行地方自治、保障人民基本權(quán)益、廢除專賣制度、減免苛捐雜稅等條款，基本反映了臺(tái)灣各界人士要求民主和自治的合理愿望。但是，隨著起義規(guī)模的不斷擴(kuò)大，起義隊(duì)伍中也混進(jìn)了一些不良分子，包括與日本關(guān)系密切的地方紳士和流氓，他們將三十二條擴(kuò)大為四十二條，增加了一些不切實(shí)際甚至錯(cuò)誤的主張，例如要求接管行政長官公署等，致使陳儀怒而撤出了派往委員會(huì)的代表，并加緊部署鎮(zhèn)壓行動(dòng)。

早在1947年3月2日，陳儀見形勢不妙，就急電南京：“臺(tái)灣發(fā)生暴亂，已及全省，形勢危急，請(qǐng)速派國軍赴臺(tái)救援。”蔣介石接報(bào)，經(jīng)與國民黨要員商量，均認(rèn)定“二·二八起義”是“暴亂”，為防止事態(tài)擴(kuò)大，必須采取果斷措施，進(jìn)行鎮(zhèn)壓。蔣介石立即電令駐守上海的21軍火速乘船趕赴臺(tái)灣增援，并限令于8日前趕到。在國民黨國防部長白崇禧率領(lǐng)下赴臺(tái)灣鎮(zhèn)壓。

1947年3月8日中午，21軍先頭部隊(duì)在基隆登陸。同日，中共中央通過其在陜北的電臺(tái)發(fā)表廣播，表示支持臺(tái)灣人民的反抗斗爭。先頭登陸部隊(duì)遭到起義群眾阻攔后，21軍竟在船上架起機(jī)槍向碼頭上的群眾掃射。9日，國民黨主力部隊(duì)在血洗基隆后，進(jìn)駐臺(tái)北，與駐守在臺(tái)灣南部地區(qū)的國民黨“高雄要塞司令”彭孟緝聯(lián)手，對(duì)起義群眾進(jìn)行大規(guī)模鎮(zhèn)壓。

經(jīng)過近半個(gè)月的艱苦斗爭，“二·二八起義”最終失敗。大批臺(tái)灣市民、學(xué)生及社會(huì)知名人士包括教授、作家、醫(yī)生遭到屠殺，確鑿死亡人數(shù)難以計(jì)算，此外，還有不少人被捕、逃亡和失蹤。“二·二八事件處理委員會(huì)”也被當(dāng)作非法組織遭取締。3月，國民黨還在臺(tái)灣進(jìn)行了大規(guī)模地收繳槍支和肅清“暴亂”分子活動(dòng)。1947年4月24日，國民黨政府撤消臺(tái)灣行政長官公署，成立臺(tái)灣省政府，陳儀被撤職賦閑，魏道明被任命為臺(tái)灣省政府主席。