Призыв прекратить движение поездов, работу в мастерских и депо прокатился по всем дорогам России. 8 октября замерло движение поездов на всех дорогах Московского узла, кроме Николаевской. На Казанской железной дороге действовала сильная партийная организация большевиков — 10 октября она провела многолюдный митинг железнодорожников, в результате которого железнодорожники Казани объявили забастовку. В тот же день две тысячи железнодорожников явились на Николаевскую и Виндавскую дороги, спустили пары всех паровозов и сняли рабочих с работы. К 12 октября бастовали рабочие 14 железных дорог, все крупные заводы и фабрики. Всеобщая стачка в Москве с 13 октября стала всероссийской, перекинувшись на Закавказье, Прибалтику, Украину, Белоруссию, Сибирь, Среднюю Азию… Жизнь страны замерла.
Всероссийская октябрьская стачка вылилась в могучее политическое выступление против самодержавия. В ней участвовали около миллиона рабочих, 700 тысяч железнодорожников, 150 тысяч служащих торговых предприятий и местного транспорта, студентов.
Именно в то кровавое время был убит виднейший деятель большевистской партии Н. Э. Бауман. В его похоронах участвовал и Алексей Ухтомский. Об этом говорилось в донесении начальника Московско-Коломенского отделения Московского жандармского полицейского управления железных дорог В. И. Смирницкого московскому губернатору А А. Козлову о ходе забастовки на Московско-Казанской железной дороге 20 октября 1905 года:
«С 10 до 11 ч. утра на дворе пассажирской станции собралась большая толпа служащих и посторонних. Толпа эта, имея во главе Котляренко, Беднова, Ухтомского и Печковского, с венком и красными флагами, с сочувственными надписями убитому на Немецкой ул. Демонстранты отправилась на его похороны. Перед уходом ораторы предлагали выразить презрение работающей Московской пассажирской станции, удалить от службы начальника товарной станции Шибанова и затем заявили, что необходимо, чтобы сегодня же уже ни одно колесо не вертелось бы на Московско-Казанской ж. д…»
4 декабря 1905 года МК РСДРП принял решение о всеобщей стачке и вооруженной борьбе против самодержавия. Московская общегородская конференция большевиков призвала поддержать это решение и наметила забастовку на 7 декабря с тем, чтобы перевести ее в восстание. К призыву присоединились конференции 29 железных дорог и почтово-телеграфный съезд, заседавший в то время в Москве. Забастовка началась с большим подъемом. В первый же день забастовали сто тысяч человек. Прекратилось движение на всех дорогах Московского железнодорожного узла (кроме Николаевской дороги).
10 декабря стачка переросла в вооруженное восстание. Центрами восстания стали Пресня, Замоскворечье, Рогожско-Симоновский район и район Казанской железной дороги. На Казанской железной дороге был организован революционный стачечный комитет, куда вошел и машинист А. В. Ухтомский. По распоряжению этого комитета стачечники захватили железнодорожный телеграф и передали по линии требование немедленно и повсеместно прекратить работу и присоединиться к политической стачке. К началу восстания здесь была создана боевая дружина численностью в 200 человек. В состав ее вошли многие рабочие Петровских железнодорожных мастерских, Люберецкого завода, а также ряда предприятий Коломны. Дружина добывала оружие, обучала рабочих военному делу, заботилась об охране железнодорожных грузов, контролировала воинские эшелоны, возвращавшиеся из Маньчжурии, возводила баррикады. И всюду, где было трудно в эти дни, появлялся Ухтомский. Его слушались. Его уважали. В его голосе звучала какая-то непреодолимая сила. Он умел быть командиром и организатором. Вот почему боевая дружина избрала его своим начальником. Под руководством Ухтомского и Шестакова был оборудован специальный поезд, на котором боевая дружина на участке Москва — Голутвин разоружала полицию, резала провода правительственного телеграфа, задерживала и обезоруживала воинские эшелоны, шедшие из Маньчжурии, устраивала среди солдат митинги, призывая к борьбе с самодержавием.
Благодаря энергичным действиям боевой дружины во главе с Ухтомским, к 15 декабря 1905 года вся власть на всех ближайших к Москве станциях Московско-Казанской железной дороги оказалась в руках восставших. В разгар Декабрьского восстания отсюда поступало оружие для борющегося пролетариата Москвы. Каждое утро поезд привозил дружину на баррикады, а ночью, оставив на баррикадах дозоры, бойцы Ухтомского уезжали на отдых в Перово или Фаустово. Водили этот поезд Ухтомский и большевик Акулин. Войск московского гарнизона для борьбы с восставшими было недостаточно, поэтому генерал-губернатор адмирал Дубасов 13 декабря обратился к царю с просьбой срочно прислать в Москву военную помощь из Петербурга. Уже через два дня в Москву для борьбы с восставшими прибыл гвардейский Семеновский полк под командой полковника Мина. Приказом по полку была организована экспедиция вдоль Казанской железной дороги в составе отряда из шести рот семеновцев при двух орудиях и двух пулеметах. Возглавлял отряд полковник Риман. Перед экспедицией стояла задача — захватить станцию Перово, обыскать мастерские и строения, найти руководителей боевой дружины Ухтомского, Котляренко, Татаринского, оказать содействие железнодорожным агентам для восстановления движения на дороге. После этой операции было приказано следовать на станцию Люберцы, занять ее, затем захватить станцию Сортировочную и, наконец, взять Коломну, где остаться до особого распоряжения. В качестве общих указаний отряду предписывалось иметь строжайшее наблюдение за телеграфными аппаратами, по возможности щадить и охранять различные железнодорожные сооружения, необходимые и полезные для обслуживания железной дороги. Однако арестованных не иметь и действовать беспощадно. Каждый дом, из которого будет произведен выстрел, уничтожать огнем и артиллерией. 16 декабря 1905 года карательная экспедиция тронулась в путь. Ухтомский, со своей стороны, отдал приказ выехать в Коломну за дружинниками, охранявшими баррикады. Поезд боевой дружины состоял из двух вагонов первого класса, двух вагонов второго класса, санитарного вагона и одного вагона-цейхгауза. Однако до Коломны добраться не удалось — вся линия оказалась забитой возвращавшимися с японской войны солдатами. Пришлось ночевать в Перове. Рано утром поезд снова отправился в путь. Вел его сам Ухтомский. На Казанском вокзале царские войска успели приготовить засаду, которая едва не стоила Ухтомскому и его товарищам жизни. В Москве Ухтомский принял дружинников с разбитых баррикад Пресни.