با شروع انقلاب مشروطه در تهران و گسترش آن در سراسر كشور، مجاهدين و آزاديخواهان آذربايجاني و قفقازي به فرماندهي ستارخان و باقرخان به حمايت از مشروطيت قيام نمودند و در مقابل قواي 35 تا 40 هزار نفري اعزامي از مركز و خوانين محلي به فرماندهي عبدالمجيد ميرزا عين‌الدوله كه براي سركوبي قيام تبريز اعزام شده بودند به شدت مقاومت كردند و از تسلط آنها به شهر ممانعت نمودند. تبريز به مدت 11 ماه توسط قشون دولتي محاصره شد و از ورود آذوقه به شهر جلوگيري به عمل آمد. زندگي بر مردم بسيار سخت و طاقت‌ فرسا گرديد. نهايتاً با وساطت قسنولهاي روس و انگليس و موافقت دولتهاي طرفين عده‌اي از قواي روسيه به تبريز وارد شدند و راه جلفا را براي ورود آذوقه باز كردند. در نتيجه محاصره شهر به پايان رسيد و سربازان دولتي و خوانين محلي مخالف مشروطيت از اطراف تبريز دور شدند. بدين ترتيب نقشي كه ستارخان و باقرخان در دفاع از مشروطه و تبريز داشتند به پايان رسيد.
با حضور سربازان روسي در تبريز موقعيت براي ستارخان و باقرخان سخت و خطرناك گرديد. آنها به اتفاق جمعي ديگر از سران آزاديخواه به قنسولگري عثماني پناهنده شدند. سپس تحت فشار روسها و بنابر دعوت آيت‌الله محمدكاظم خراساني به همراه جمعي از مجاهدين در روز هشتم ربيع‌الاول 1328ق به تهران مهاجرت كردند. در تهران استقبال شاياني از آنان به عمل آمد و از طرف مجلس شوراي ملي مورد تجليل قرار گرفتند و دو لوح نقره‌اي طلاكوب به ستارخان و باقرخان اهدا گرديد و براي هر كدام ماهيانه مبلغ هزار تومان مقرري از طرف مجلس تعيين شد و در پارك اتابك (محل فعلي سفارت شوروي) اسكان يافتند.

در جريان ترور آيت‌الله سيدعبدالله بهبهاني دولت مشروطه تصميم به خلع سلاح گروههاي مسلح گرفت، ستارخان با اين امر مخالفت نمود و با قواي دولتي به جنگ پرداخت در اين جنگ پاي او تير خورد و تسليم شد و 30 تن از نيروهاي وي كشته و 300 تن اسير شدند.
وي چهار سال پس از اين واقعه در تاريخ 28 ذي الحجه 1332 درگذشت و در باغ طوطي در جوار حضرت عبدالعظيم به خاك سپرده شد.