Bij de Stonewall-inval werd door de agenten soms wat hardhandig opgetreden. Een menigte toeschouwers, bestaande uit niet-gearresteerde klanten van het café, toegestroomde geestverwanten en anderen, raakte merkbaar geagiteerd. Op enig moment werd een vrouw, omschreven als een typisch New Yorkse butch, geboeid afgevoerd. Deze verzette zich met geweld tegen haar arrestatie en riep de toeschouwers op om "iets te doen", waarna de vlam in de pan sloeg.

Na jaren van treiterijen en geweldplegingen door de politie is de maat vol. Om 1.20 uur, veel later dan bij de gewoonlijke invallen, betraden acht agenten uit het eerste district, waarvan slechts één in uniform, de bar. Het merendeel van de klanten zou niet worden gearresteerd daar enkel de personen “zonder identiteitsbewijs, diegene die gekleed waren in de kledij van het andere geslacht en sommige of alle werknemers” het doel waren.

Details over wat er heeft plaatsgevonden variëren. Volgens een getuige wierp een vrouwelijke travestiet Sylvia Rivera een fles naar een politieman na te zijn gepord met diens knuppel. Een andere getuige beweert dat een lesbienne zich verzette terwijl ze naar de patrouillewagen werd gebracht, dat zou de massa hebben aangemoedigd om hetzelfde te doen. Wat er ook van waar zij, een handgemeen brak los onder de verzamelden. De politie werd al snel in het defensief gedwongen en barricadeerde zich in de bar. De (heteroseksuele) folkzanger Dave van Ronk, die bij het pand aanwezig was werd vastgegrepen door de politie, de bar binnengetrokken en in elkaar geslagen. De menigte viel onophoudelijk aan. Sommigen poogden het pand in brand te steken, anderen gebruikten een parkeermeter als stormram om de politieagenten naar buiten te krijgen. Het nieuws van de rel verspreidde zich snel door de buurt en vele bewoners en klanten van nabijgelegen bars haastten zich naar het schouwspel. Gedurende die nacht selecteerde de politie vrouwelijk uitziende mannen en transseksuelen op straat en sloeg ze in elkaar. Tijdens die nacht werden 13 mensen gearresteerd. Vier politiemannen en een onbekend aantal demonstranten raakte gewond. Bekend is dat ten minste twee relschoppers ernstig in elkaar werden geslagen door de politie. Meer dan 2000 demonstranten wierpen flessen en stenen naar de 400 ingezette politieagenten, ondertussen “Gay Power!” scanderend. De politie stuurde versterking in de vorm van de Tactical Patrol Force die gespecialiseerd was in het neerslaan van anti-Vietnam-manifestaties. Ook deze politiemacht  Tactical Patrol slaagde er niet in de menigte te verspreiden en werden bekogeld met stenen en andere projectielen.

Uiteindelijk doofden de rellen uit, maar de volgende nacht was de menigte terug. Deze nacht verliep minder gewelddadig dan de vorige, maar schermutselingen tussen demonstranten en politie vonden plaats tot vier uur in de ochtend. Vijf dagen na de inval in de Stonewall waren er voor de derde maal rellen. Die woensdag verzamelden zich duizend mensen aan de bar en weer werd er veel schade aangericht.

Deze opstand vormt een scheidslijn in de geschiedenis van de holebi-beweging daar nooit eerder homo's en travestieten in zulke grote aantallen hardhandig weerstand boden tegen de op hun gemeenschap gerichte vernederingen door de politie. Wereldwijd zijn deze rellen een voorbeeld geworden voor holebi-demonstraties en Pridewalks. In 2013 noemde President Barack Obama Stone Wall in zijn inaugurale toespraak als een van de belangrijke momenten in de strijd voor gelijke rechten.

Maquette van de Stonnewall In in het Transgendermseum