La chispa que hizo estallar el motín fue iniciada por el segundo de a bordo, Ippolit Giliarovsky, quien amenazó con tomar represalias contra varios miembros de la tripulación que se negaban a comer carne en la que se habían descubierto gusanos tras ser embarcada. Al parecer Giliarovsky reunió a dichos marineros frente al alcázar, en una zona en cuyo suelo se había extendido una lona impermeable, y donde esperaban infantes de marina armados. Los marineros asumieron que iba a celebrarse una ejecución en grupo, y se abalanzaron sobre los infantes rogando que no les disparasen.
Los hechos exactos que provocaron el motín siguen siendo desconocidos, y han sido totalmente sustituidos por la versión presentada por la famosa película muda de Serguéi Eisenstein El acorazado Potemkin. Lo cierto es que la disciplina en la marina del Zar era muy dura, y la moral de la tripulación estaba baja tras las derrotas en la guerra Ruso-Japonesa. La oficialidad del barco trató de reprimir el motín, y en el tiroteo subsiguiente murieron siete de los dieciocho oficiales del Potemkin, incluyendo al capitán Evgeny Gólikov, el segundo oficial Ippolit Giliarovsky, y el oficial médico, que había certificado la carne como apta para el consumo. Los oficiales supervivientes fueron arrestados, así como los del torpedero de donde habían obtenido la carne. El marinero Grigory Vakulenchuk resultó herido mortalmente durante el motín. Los marineros procedieron entonces a organizarse en una Comisión, liderada por Afanasi Matiushenko.
La noche del mismo día, el acorazado llegó al puerto de Odesa ondeando una bandera roja. En la ciudad se había declarado una huelga general, y la llegada del buque rebelde contribuyó a aumentar la inestabilidad. Sin embargo, los representantes de la comisión de contacto de los partidos socialdemócratas en Odesa fueron incapaces de convencer a los marineros sublevados de que desembarcasen grupos armados para ayudar a los obreros a conseguir más armas y actuar de forma conjunta. El 16 de junio, el funeral de Vakulenchuk se convirtió en una manifestación política en toda regla. Los manifestantes se acumularon en la escalinata que lleva desde la zona del puerto al centro de la ciudad, donde sufrieron disparos por parte de unidades de caballería desmontada, una escena que luego sería el punto álgido de la película de Eisenstein.
La noche siguiente, el Potemkin disparó dos proyectiles de su armamento principal a la parte de la ciudad donde se encontraba el cuartel general de las autoridades militares zaristas. Los daños fueron limitados, y un civil resultó muerto. El ejército imperial envió refuerzos a la ciudad con órdenes de suprimir el desorden civil. El gobierno además emitió una orden con el fin de, o bien obligar a la tripulación del Potemkin a rendirse, o bien hundir la nave. Dos escuadrones de la Flota del Mar Negro fueron enviados con ese fin. Se reunieron en la isla de Tendra el 17 de junio. El Potemkin, se dirigió hacia ellos, y negándose a rendirse navegó a través del escuadrón. Esta "batalla silenciosa" acabó con un enorme éxito para el Potemkin; los marineros del escuadrón combinado se negaron a abrir fuego contra sus ex-camaradas, y uno de los acorazados, el Georgui Pobedonósets, se unió al Potemkin. El resto del escuadrón combinado se dirigió a Sebastopol, mientras los tres buques rebeldes ponían rumbo de vuelta a Odesa.
Durante la noche del 18 de junio, el acorazado zarpó con rumbo a Constanza, en Rumania, a buscar combustible y suministros. El 20 de junio, la Comisión del buque había emitido apelaciones "a todo el mundo civilizado" y "a todos los poderes europeos" proclamando la firme decisión de la tripulación de luchar contra el régimen zarista. Las autoridades rumanas denegaron el permiso para reavituallarse. Lo mismo ocurrió en el puerto ruso de Teodosia el 22 de junio, donde los soldados del ejército imperial abrieron fuego sobre una partida de desembarco del acorazado. El 25 de junio el Potemkin volvió a Constanza y la tripulación entregó la nave a las autoridades rumanas.
Tras recibir el buque, las autoridades rumanas la devolvieron al gobierno ruso. En octubre de 1905 fue renombrado como Panteleimón. En abril de 1917 la nave fue renombrada de nuevo como Potemkin-Tavrícheski. Sin embargo, en mayo del mismo año se cambió de nuevo el nombre a Boréts za svobodu o luchador por la libertad. En 1918 la nave fue capturada por los alemanes, y recapturada luego por los rusos blancos. En abril de 1919, los intervencionistas destruyeron el acorazado mediante una explosión provocada mientras se encontraba en el puerto de Sebastopol, para evitar que cayera en manos de los bolcheviques. Tras la Guerra Civil Rusa, los restos del Potemkin fueron reflotados y desmantelados definitivamente, a causa de los daños irreparables sufridos.
La mayoría de los amotinados decidió permanecer en Rumanía en 1905, por lo menos hasta la revolución de febrero de 1917. De los que volvieron a Rusia inmediatamente después del motín, 7 fueron ejecutados como cabecillas del mismo, mientras otros 56 fueron sentenciados a diversas penas de prisión. Algunos suboficiales del Potemkin lograron argumentar que se habían visto obligados a amotinarse temiendo por sus vidas, mientras que la tripulación del Viekha, un barco de apoyo implicado también en el motín, fueron puestos en libertad sin cargos tras determinarse que lograron convencer a los sublevados de que liberasen a sus propios oficiales.
Lenin escribió que la rebelión del Potemkin fue muy importante por ser el primer intento de crear el núcleo de un ejército revolucionario, especialmente debido a que una parte apreciable de las fuerzas zaristas que se le opusieron habían acabado sumándose a la rebelión. Lenin llamó al Potemkin un "territorio invicto de la revolución". El recuerdo del levantamiento tuvo una significativa influencia en el proceso revolucionario del ejército y la flota rusos en 1917.
