En julio de 1873, Cartagena (Murcia) se declaró independiente y se mantuvo así durante seis meses entre 1873 y 1874, durante la llamada Revolución cantonal.
Mientras en las Cortes se eternizaba la elaboración del proyecto de Constitución Federal (con 17 estados incluyendo Cuba y Puerto Rico), el 12 de julio de 1873 estalló la insurrección en Cartagena, siendo este el inicio de la Revolución cantonal. Federales intransigentes tomaron el Ayuntamiento de forma pacífica y nombraron una "Junta de Salud Pública", apoderándose del arsenal, de las baterías de la costa y del puerto, donde estaba estacionada la mayoría de la flota española, la cual se unió a la sublevación: entre otras, las fragatas blindadas Numancia, Tetuán, Vitoria y Méndez Núñez (cuatro de las siete fragatas blindadas que poseía en ese momento España), la fragata de hélice Almansa y el vapor Fernando el Católico, rebautizado como Despertador del Cantón, que se hallaban en el puerto. Más tarde sus tripulaciones serían consideradas por los centralistas como piratas según decreto del 26 de julio de 1873. Posteriormente se unieron otras, como el vapor El Vigilante (en una expedición sobre Alicante), la fragata de hélice Villa de Madrid o el Isabel II. Estos dos últimos sin maquinaria, por lo que efectuaron labores de defensa del puerto y cárcel, respectivamente.
El general Contreras asumió el mando militar de las fuerzas sublevadas, y los cantonalistas elegían como jefe del Cantón a Roque Barcia. Los marineros y algunos oficiales decidieron unirse a la revolución, y a los que no lo hicieron se les dejó marchar libremente. Otro de los líderes del Cantón de Cartagena fue el torreagüereño Antonete Gálvez, progresista de origen humilde que entonces era diputado a Cortes por la provincia, que se unió al Cantón de Cartagena tras proclamar el de Murcia.
El mismo día que se declara el Cantón, los cantonalistas cartageneros toman el castillo de Galeras. Izan una bandera roja y dan un cañonazo como señal previamente acordada, para indicar al Almansa que se han tomado las defensas y puede sublevarse junto al resto de la escuadra. En realidad, a falta de una bandera roja por completo, se iza una bandera turca. Enseguida se retira la bandera a falta de pintura roja, y para evitar confusiones que llevan a pensar que han perdido el control del castillo, un sublevado se corta en el brazo voluntariamente y con su sangre tiñe la media luna y la estrella. Cuando las noticias llegan al Capitán General, este transmite a Madrid desde la estación de La Palma su famoso telegrama: "El Castillo de Galeras ha enarbolado bandera turca".
La Junta del Cantón de Cartagena proclamó: "Cartageneros: los que por la voluntad de la mayoria del pueblo republicano de esta localidad, hemos constituido la Junta de Salud Pública de la misma, tenemos el deber de hacer una declaración categórica de nuestras miras, de nuestros principios y de los intereses que defendemos, y que tratamos de resguardar para bien de la República y para la salvación de la Patria". Así mismo, la Junta reclamó "que se lleve a efecto la formación del Cantón Murciano, con la autonomía municipal y Cantonal", lo que evidencia la intención de establecer un estado federal regional y forzar a la República a establecer una federación desde abajo mediante la Constitución. En medio del levantamiento cantonal, el proyecto de constitución fue rechazado por las Cortes y el presidente Pi y Margall tuvo que dimitir, acusado de complicidad. El Cantón cartagenero, bien pertrechado gracias a las armas del Arsenal y a la posesión de la flota, acuñó moneda propia y resistió los ataques de las tropas del Gobierno, llegando incluso a diseñar planes educativos que nunca se llevarían a cabo. Se decretó el divorcio y se derogó la pena de muerte. Al igual que en otros cantones, se suprimieron los monopolios, se reconoció el derecho al trabajo, la jornada de ocho horas y se terminó con los impuestos sobre consumo (derecho de puertas).
El Cantón dispuso de su propio periódico, llamado "El Cantón Murciano".También se creó una distinción denominada "Medalla Laureada del Cantón de Cartagena" entregada a aquellos que hubiesen demostrado su valor y su entrega a la causa cantonal.
Los cantonales organizaron expediciones por tierra y mar para extender la revolución cantonal. En tierra, se dirigieron marchas sobre numerosos puntos del sudeste, como Lorca, Hellín y Orihuela (en la que tuvo lugar la Batalla de Orihuela), y una marcha sobre Madrid que fue desbaratada en Chinchilla. Con la flota que quedó en su poder al proclamarse el Cantón, se dirigieron expediciones marítimas a Valencia, Málaga, Alicante, Torrevieja, Águilas, Mazarrón o Vera, con diferente suerte, para extender el cantonalismo y también conseguir financiación y víveres.
El 23 de julio, Antonio Gálvez Arce volvía de Alicante, donde se había hecho con el vapor de guerra El Vigilante. Se cruzó con Reinhold von Werner al mando de la SMS Friedrich Carl alemana, quien le ordenó detenerse, orden que fue ignorada para atracar en Torrevieja. Al día siguiente, la SMS Friedrich Carl estaba esperando en las cercanías de Cartagena la llegada de El Vigilante y lo capturó, alegando el decreto de piratería del gobierno central del 20 de julio y que enarbolaba un pabellón no reconocido internacionalmente, la bandera roja del Cantón. El Vigilante, fue enviado a Gibraltar y posteriormente devuelto a las fuerzas gubernamentales tras largas negociaciones, mientras que Gálvez y la tripulación fueron desembarcados en Cartagena. Los cantonalistas consideraron declarar la guerra a Alemania tras la captura, pero finalmente optaron por no hacerlo, entre otras cuestiones porque esta captura se realizó sin la autorización de Berlín.
En otra de estas salidas dos fragatas cantonales, la fragata de hélice Almansa y la fragata blindada Vitoria, salieron de Cartagena «hacia una potencia extranjera» (es decir, a Almería), para recaudar fondos. Al negarse la ciudad a pagar, fue bombardeada y tomada por los cantonalistas, quienes se cobraron ellos mismos el tributo. Después se dirigieron a Málaga para tratar de atraer a la ciudad a la causa cantonalista, pero el 1 de agosto de 1873 el SMS Friedrich Carl y el ironclad británico HMS Swiftsure, de nuevo bajo el mando de Reinhold von Werner, capturaron a los buques cantonales en virtud del decreto del gobierno español que declaraba piratas a las fuerzas navales del cantón, pero sin recibir autorización ni de Londres ni de Berlín. En el enfrentamiento, las fuerzas anglogermanas, capturaron sin casi oposición ambos buques, devolviéndolos posteriormente de nuevo tras arduas negociaciones a las fuerzas gubernamentales en Gibraltar. La poca oposición a la captura se debió a que a bordo de la Almansa se encontraba el general Contreras, uno de los líderes de las fuerzas cantonalistas y a que se trataba de una fragata de madera frente a dos blindadas, razón que también motivó que la Vitoria se rindiera sin oponer resistencia para evitar represalias contra el general y los 400 tripulantes de la Almansa.
Como consecuencia de las frecuentes expediciones de la flota cantonal, tuvo lugar el Combate naval de Portmán el 11 de octubre entre España y el Cantón. Una mala disposición de las naves obligó a que la flota cantonalista se viese forzada a retirarse a Cartagena con la fragata Méndez Núñez dañada. Como consecuencia de esto, los centralistas intentan sitiar Cartagena por mar, pero el día 13 la flota cantonal vuelve a salir con una correcta disposición y obliga a que los barcos centralistas cesen en su empeño y se retiren.
En agosto, el Cantón de Cartagena es sitiado por los centralistas. La ciudad entera está amurallada y hay baterías de defensa en las colinas circundantes. Los bombardeos son habituales, y se corta el suministro de agua y alimentos. El 30 de diciembre de 1873 tras un incendio que se sospechó fue obra de un saboteador, la fragata cantonal Tetuán se hunde en el puerto de Cartagena. El 6 de enero de 1874, no se sabe si debido a un proyectil, a un sabotaje o a una imprudencia, el Parque de Artillería, donde se refugiaba parte de la población civil (mujeres y niños principalmente), explotó matando y dejando sepultadas bajo sus escombros a más de trescientas personas según los cálculos cantonalistas, o a más de dos mil según la prensa extranjera. Fue el suceso más devastador para la población civil de la historia de España.
Los gobiernos extranjeros de Francia, Alemania o Inglaterra envían embajadas a Cartagena para actuar como intermediario entre el Cantón y el gobierno central de España.
El gobierno cantonal se pone en contacto con los Estados Unidos, que están en pleno proceso expansionista para solicitar la entrada a la Unión y piden ayuda contra los centralistas. Estados Unidos llega a estudiar la propuesta pero el Cantón se rinde antes de recibir una respuesta.
La situación es cada vez más insostenible, hay muertos en las calles y escasean los alimentos, por lo que se opta por desalojar a mujeres y niños. Los centralistas toman la batería de Los Dolores y atacan con ella la ciudad. Se calcula que lanzaron una media de 1.200 proyectiles al día. Posteriormente toman las baterías que rodean la ciudad y penetran en la bahía del puerto. Así, después de seis meses de asedio de Cartagena, y cuando la Primera República había sido sustituida por un Gobierno provisional al mando del general Serrano, el general López Domínguez consiguió la rendición de la plaza (12 de enero de 1874), lo que supuso la condena a muerte de los rebeldes o su exilio, generalmente a Argelia. La historia del asedio y del final del cantón fue reflejada por Ramón J. Sender en su novela Mr. Witt en el cantón y por Benito Pérez Galdós en el episodio nacional De Cartago a Sagunto.
Tras el intenso asedio la ciudad fue devastada. Se calcula que, tras el bombardeo, más del 70% de los edificios de la ciudad habían sido destruidos o presentaban graves daños; según otros cálculos 327 edificios fueron destruidos completamente y unos 1.500 con grandes destrozos, entre ellos el ayuntamiento y la catedral, y solo 27 edificios en toda la ciudad quedaron intactos.
