在張澤源 等人的努力下，數月之間，入“漢留改良自治會”者達萬餘人，成為一支反清的重要力量。同年十月，張澤源與楊靖中、高杏村等人密謀組織成都鳳凰山新軍起義，因機密泄漏而中止。年底，他以禁菸委員身份避難去汶川、懋功等地，在藏族人民中宣傳革命思想。
宣統三年(1911年)五月，清政府將川漢鐵路主權拱手送給帝國主義，激起群憤。六月十七日，四川保路同志會在成都成立。六月十九日，灌縣代表曹炳坤、賈開第等人，在縣城高等國小堂(今北街國小)成立灌縣保路協會。八月二十日，張澤源等人以哥老會做方首為名，聚集力量，組織灌縣同志軍，並將自業水田40畝賣作軍餉。九月七日，川督趙爾豐製造“成都血案”，鎮壓民眾。訊息傳來，張澤源立即率領灌縣同志軍向成都進攻。九月八日，在郫縣新場與張達三、高杏村、劉蔭西等人率領的同志軍，蔣淳風率領的學生軍會合，組成保路同志軍西路軍。西路軍下轄五路，眾推張澤源為大統領。九日，誓師東進。十二日，在犀浦與清巡防軍遭遇，同志軍與學生軍奮不顧身，前仆後繼，以大刀、長矛、土槍對付清軍的洋槍、洋炮，斃傷清軍數十名，同志軍犧牲80餘人。學生軍隊長蔣淳風、同志軍指揮官董健之、張澤源妻弟馬騰驤也先後陣亡，同志軍退守郫縣。下旬，各路同志軍決定：先分擊各州縣，再奪取成都。張澤源留下一、五兩路同志軍堅守郫縣，分兵三路奪取崇寧、彭縣、灌縣。十月二十九日，張澤源、曾硯龍等率領同志軍攻克灌縣城。十一月七日，清軍攻入縣城，張澤源率領同志軍撤至漩口、水磨一帶山區，繼續與清軍對峙。二十六日，張澤源揮師擊潰清軍，收復灌縣。武昌起義成功的訊息傳來，趙爾豐被迫下台，大漢四川軍政府成立。十二月十八日，“成都兵變”發生，張澤源率同志軍星夜奔赴省城，彈壓叛軍騷擾，維護省城秩序，支持新任都督尹昌衡，粉碎趙爾豐復辟陰謀。
1912年4月，四川軍政府改編同志軍，張達三、張澤源向川西同志軍發出“功成不受賞，長揖歸田廬”的號召，準備辭官歸里。但由於張澤源德高望重，被軍政府挽留，任川軍第二師參謀長，兼金(堂)、新(都)、廣(漢)、什(邡)四縣游擊司令。
不久，辛亥革命成果落入袁世凱之手，四川軍政大權亦為袁世凱爪牙胡景伊掌握。1913年，孫中山先生提出護法討袁號召，四川的同盟會會員熊克武在重慶回響，宣布討袁護國。張澤源與張尊等一批革命黨人密謀在成都回響，為胡景伊偵悉。1913年10月，胡景伊以議事為名，將張澤源誘至四川軍政府逮捕，以“私通熊逆，放走張尊，擾亂西川，圖謀不軌”的罪名，將他殺害於皇城求賢坊下。
1951年，西南軍政委員會副主席熊克武寫道：“張澤源在川西策動起義，有顯著成績。民(國)元(年)將起義的同志軍組合，編成川軍第二師，彭光烈任師長，張澤源任參謀長。民國二年袁世凱叛國，我在重慶任第五師師長，舉兵討袁，張澤源發動二師回響。我們失敗了，張澤源遂被袁世凱爪牙四川督軍胡文瀾所殺害。張澤源在辛亥保路起義革命，表現的成績甚好。討袁之役，立即回響，尚能堅定革命立場，不戀利祿，不受威脅，終為革命死難。”
1951年7月24日，川西人民行政公署民政廳追認張澤源為革命烈士。灌縣人民政府於1983年1月25日，將烈士遺骨從原葬地遷入灌縣烈士陵園。
