1911年10月22日,酝酿已久的陕西辛亥革命起义终于爆发了。这天上午,新军中的同盟会会员和哥老会成员,在林家坟开会决定起义。事先告知卢慧卿,要她暂到乡间回避,以防不测。但是,卢慧卿拒绝了大家的好意,她说:“我虽是个女子,但在省城人熟地熟,可给你们做些力所能及的事,为革命效劳。”起义的枪声首先在军装局打响,一时间,西安城内外炮声隆隆,流弹横飞,人们纷纷逃避躲藏,而身为女子的卢慧卿却勇敢地随起义军入城参战,奔走于军装局与城内外各重要据点之间,侦探敌情,传布命令。不久,起义军领导机关给她配备了一匹马,发给她一套军装,她穿戴起来,驰骋纵横,成为起义军中唯一的女战士,为光复西安做出了贡献。一时间,“红装女侠”卢慧卿便成了西安城内外军民的美谈。
西安光复后,张光奎任新成立的秦陇复汉军大统领府参政兼东路粮响大使,负责掌管财政事务。卢慧卿运用她和张光奎结识后学习的文化知识,多方协助张的工作,将各项经费开支安排得井井有条。这时大家才发现卢慧卿还是个理财理政的能手。
1912年,陕西境内起义军与清军之间的战斗结束,秦陇复汉军政府改组为都督府,张凤翙任都督,张光奎任实业厅厅长。这时国内南北议和,孙中山先生被迫辞去临时大总统职位,袁世凯窃取了北京政府大权,陕西的局势也发生了巨大变化,起义军内部发生了分化,争权夺利之事接连发生。卢慧卿极为忧虑,毅然挺身而出,奔走于各派势力之间,陈述团结与分裂的利害,使不少同志捐弃私见,消除隔阂,重归于好。当时卢慧卿自备马车一辆,常乘车来往于各署部门、官邸,为巩固革命成果而奔忙。然而,个人的努力终究难以逆转革命受阻的危局。卢慧卿遂转而帮助张光奎料理家务、兴办学校。
1914年,北京政府解除了张凤翙陕督的职务,派其嫡系陆建章主陕。陆到陕后,裁汰革命军,并大肆捕杀革命党人。张光奎被迫出走天津,但卢慧卿却毫无惧色,革命意志依然坚定,仍然以自己的智慧和才能,支持革命力量,反袁倒陆。袁世凯称帝后,革命党人焦子静在渭北组织倒袁护国军,在西安城内购得一批枪械,却因敌军戒备森严而无法运出。卢慧卿得知后,想方设法,后来将枪械藏入自己乘坐的轿车底盘内,运到草滩镇,安全地交给护国军的接应人员,有力地支持了渭北革命斗争。另外,卢慧卿还利用自己的轿车将革命党著名领导人马彦翀等多人护送至西安东十里铺,踏上了去上海的旅途,为国民革命保存了革命力量。