Ngày 7-5-1945, chi bộ Cộng sản đầu tiên ra đời ở thị xã Yên Bái; ngày 14-6-1945, thành lập đội du kích Âu Cơ, mở ra sự chuyển hướng phong trào đấu tranh của nhân dân sang một giai đoạn mới. Tình thế cách mạng trong nước ngày càng thuận lợi, góp phần cổ vũ phong trào đấu tranh của công nông với các tầng lớp nhân dân lao động Yên Bái không ngừng phát triển.
Ngày 30-6-1945, Xứ ủy Bắc kỳ quyết định thành lập Ban cán sự Đảng liên tỉnh Yên Bái – Phú Thọ, chỉ định đồng chí Ngô Minh Loan làm Bí thư Ban cán sự. Kể từ đây, phong trào cách mạng của tỉnh Yên Bái được đặt dưới sự lãnh đạo, chỉ đạo trực tiếp của Ban cán sự Đảng. Dưới sự lãnh đạo của Đảng, lực lượng vũ trang đã đánh bại hai cuộc hành quân của Nhật vào khu căn cứ cách mạng. Thừa cơ địch bắt đầu suy yếu, phong trào quần chúng lên cao, Ban cán sự Đảng và các đơn vị vũ trang lãnh đạo tổ chức nhân dân phá các kho thóc: Thiến, Kháo, Mỵ, Ca Vịnh, Sơn Bục, Gốc Báng, Vĩnh Lạc, Làng Sâng chia cho nhân dân.
Ngày 6-7-1945, Ban cán sự Đảng chủ trương đưa 3 trung đội vũ trang theo ba mũi tiến công vào Nghĩa Lộ. Với hình thức võ trang, tuyên truyền, các trung đội đi đến đâu là vận động, tuyên truyền nhân dân thành lập các đoàn thể cứu quốc. Trước sức mạnh của quần chúng, chính quyền địch ngày càng rệu rã, ngày 8-7-1945, tại Văn Chấn, lực lượng cách mạng tổ chức mít tinh quần chúng, tuyên bố xóa bỏ bộ máy thống trị của địch; phổ biến 10 chính sách của Mặt trận Việt Minh; thành lập Ủy ban nhân dân cách mạng lâm thời châu Văn Chấn. Đây là địa phương đầu tiên của Yên Bái và cũng là địa phương đầu tiên của vùng Tây Bắc được giải phóng và thành lập được chính quyền cách mạng.
Cũng trong ngày 8-7-1945, lực lượng vũ trang đã tấn công đồn Lục Yên. Tri châu bỏ trốn. Ngày 10-7-1945, Ủy ban nhân dân cách mạng lâm thời châu Lục Yên được thành lập. Phát huy thắng lợi và nhân lúc địch đang hoang mang, các đơn vị tiến quân giải phóng châu Văn Bàn (5-8), phủ Trấn Yên (7-8), kết hợp với các đơn vị giải phóng quân từ Tuyên Quang sang, phủ Yên Bình cũng được giải phóng (ngày 9-8). Như vậy, chỉ trong vòng hơn một tháng (6-7-1945 – 9-8-1945), lực lượng vũ trang và quần chúng nhân dân đã lật nhào toàn bộ chính quyền tay sai phát xít Nhật ở các châu, phủ, thành lập chính quyền cách mạng. Nhật và bọn tay sai chỉ còn giữ được thị xã tỉnh lỵ, tinh thần sa sút, dao động nghiêm trọng.
Sau những thất bại trên khắp các mặt trận, ngày 14-8-1945, Nhật tuyên bố đầu hàng các nước đồng minh. Tin Nhật đầu hàng nhanh chóng truyền đi khắp nước, thổi bùng lên ngọn lửa cách mạng. Quần chúng nhân dân khắp các tỉnh, thành mít tinh, biểu tình, thị uy có vũ trang dưới sự lãnh đạo của Việt Minh, thu hút hàng nghìn, hàng vạn người tham gia. Trước sức mạnh của quần chúng, các lực lượng trung gian ngả hẳn về phe cách mạng. Lính Nhật, lính bảo an và cảnh sát tỏ rõ thái độ ủng họ cách mạng. Chưa bao giờ khí thế cách mạng lên cao như thế.
Ngày 13-8-1945, Ủy ban quân sự cách mạng Yên Bái đề ra kế hoạch giành chính quyền ở tỉnh lỵ. Kế hoạch gồm hai bước: Bước 1, dùng lực lượng vũ trang, có lính trong trại bảo an binh giúp đỡ, tước vũ khí của đơn vị này đem trang bị cho các đội vũ trang tự vệ thị xã; bước 2, huy động quần chúng thị xã và vùng xung quanh có lực lượng vũ trang làm áp lực đấu tranh buộc quân Nhật không hành động, giải tán chính quyền tay sai, lập chính quyền cách mạng của nhân dân. Trường hợp quân Nhật ngoan cố chống lại, lực lượng vũ trang kiên quyết tiến công tiêu diệt.
Sáng ngày 16-8-1945, cuộc đàm phán giữa đại diện Ủy ban quân sự cách mạng và đại diện của quân Nhật được tổ chức tại dinh Tri phủ Trấn Yên. Ta đưa ra hai yêu cầu: 1- Quân đội Nhật không được can thiệp vào việc giành chính quyền của Việt Minh ở thị xã Yên Bái; 2- Nhật phải trao toàn bộ vũ khí đã thu được của Pháp trước đây cùng với số vũ khí của Nhật hiện có cho Việt Minh.
Sau nhiều giờ đàm phán mà không đạt được thỏa thuận, đêm 16 rạng ngày 17-8-1945, Ủy ban quân sự cách mạng lệnh cho 4 trung đội vũ trang vượt sông Hồng vào trại lính bảo an tước vũ khí địch. Tối 17-8, ở Yên Bái đã nhận được Lệnh tổng khởi nghĩa của Ủy ban khởi nghĩa toàn quốc. Ban cán sự Đảng họp khẩn cấp chủ trương huy động quần chúng vào thị xã đấu tranh chính trị kết hợp với áp lực vũ trang giành chính quyền.
Sáng ngày 18-8-1945, Tỉnh trưởng Yên Bái đề nghị đàm phán. Cuộc đàm phán yêu cầu quân đội Nhật không được can thiệp vào việc lập chính quyền Việt Minh ở tỉnh Yên Bái. Phía ta đồng ý để quân Nhật tiếp tục đóng ở đồn Cao, sẵn sàng cung cấp cho chúng một phần lương thực, thực phẩm, tạo điều kiện cho chúng rút quân an toàn. Sáng ngày 20-8-1945, các đơn vị vũ trang cách mạng tiếp tục tiếp quản toàn bộ thị xã. Hàng nghìn quần chúng từ căn cứ Vần, Đông Cuông, Yên Bình… mang theo cờ, biểu ngữ rầm rập tiến vào thị xã. Sáng 22-8-1945, Ban cán sự Đảng tổ chức cuộc mít tinh quần chúng ở sân Căng, thị xã Yên Bái thu hút gần một vạn người tham dự. Ủy ban nhân dân cách mạng lâm thời tỉnh Yên Bái làm lễ ra mắt nhân dân, tuyên bố xóa bỏ chế độ thực dân phong kiến, công bố chính sách của Mặt trận Việt Minh, kêu gọi nhân dân các dân tộc trong tỉnh đoàn kết ủng hộ, giúp đỡ chính quyền cách mạng sẵn sàng đập tan mọi âm mưu của đế quốc và các thế lực phản động, vượt qua mọi khó khăn gian khổ quyết tâm bảo vệ thành quả cách mạng, từng bước xây dựng cuộc sống mới.
Khởi nghĩa tháng Tám năm 1945 ở Yên Bái thắng lợi đã đập tan ách thống trị của đế quốc trong 60 năm kể từ khi thực dân Pháp xâm chiếm Yên Bái, lật đổ chế độ phong kiến từ tỉnh xuống xã. Nhân dân các dân tộc Yên Bái từ địa vị nô lệ, mất nước trở thành người làm chủ vận mệnh của mình. Đảng bộ tỉnh thành lập và hoạt động trong điều kiện bí mật trở thành Đảng bộ lãnh đạo chính quyền trong toàn tỉnh. Thắng lợi đó do nhiều nguyên nhân kết hợp, trong đó sự lãnh đạo, chỉ đạo trực tiếp của Ban cán sự Đảng liên tỉnh Yên Bái – Phú Thọ là nhân tố quan trọng.
