13岁时，黄学增才开始进入本村私塾读书。15岁以后，他转读乐民小学和雷州中学。

1920年夏，考入广东省立第一甲种工业学校。不久，加入中国社会主义青年团。

1922年，黄学增由团转党，成为一名无产阶级先锋战士。

1923年下半年起，黄学增开始从事农民运动，他在广州附近的花县宣传发动群众，筹备成立农民协会。

1924年7月，黄学增被选送到彭湃主持的第一届广州农民运动讲习所学习，毕业后，他被任命为中国国民党中央农民部农民运动特派员。11月5日至12日，团广东区委召开第三次代表大会，黄学增参加了这次会议，并被选为团广东区会候补委员，分工担任工农部助理。11月，广宁县农民自卫军与地主武装在潭布发生激烈战斗。黄学增受中共广东区委的派遣，前往广宁，协助彭湃、周其鉴等在广宁积极开展农民运动，反击地主武装的进攻。

1925年初，广宁县农军与地主民团的战斗更加激烈，黄学增亦于此时再度前往广宁了解战况，随即回省向区委汇报，得到廖仲恺和周恩来的支持，从广州押送了一批弹药，用船运到广宁，支援广宁农军和铁甲车队卫士队等革命武装攻下了江屯炮楼，打败了地主民团武装。

1926年1月，黄学增参加了中国国民党第二次全国代表大会，他被选为大会提案审查委员会委员和农民报告审查委员会委员，负责审查农民问题提案和《农民运动决议案》。会议期间，高要县发生了反动地主劣绅指使民团神打捣毁农会，枪杀会员的震惊全省、影响全国的“领村事件”（又称“高要惨案”）。黄学增以农民问题提案审查委员会委员的资格，向大会报告了对该提案审查的经过，并提出了火速派得力军队前往救护农民、解散匪团、缉拿祸首、召集流亡、赔偿损失等五项措施。大会经过讨论，准予立案。这些措施对处理“高要惨案”起了重要作用。

1月中旬，黄学增受广东省农民协会指派到南路开展工作。并任广东省农民协会南路办事处主任。黄学增在南路领导农民运动，取得了显著的成绩，成为与彭湃、阮啸仙、周其鉴齐名的广东四大农民运动领袖之一。

1927年4月12日，蒋介石在上海发动反革命政变，广东也随之发生了四一五反革命政变。受之影响，西江地区发生“四一六”大屠杀，使中共党组织遭受严重破坏，农民运动被镇压，革命形势处于最困难危险的时期。为反击国民党反动派，中共广东区委派黄学增到西江地区主持局面，并由他兼任中共西江地委书记。

5月，黄学增领导先后发动了郁南都城、罗定横岗等暴动。

9月初，黄学增根据广东省委的暴动计划，将中共西江地委改为中共西江特别委员会，任书记和军委主席，决定组织秋收暴动。接着，黄学增发动高要乐城暴动，并成立了“高要县工农革命军”。

1928年1月，黄学增兼任广宁县委书记。2月25日，在黄学增等领导下，成功发动了广宁螺岗暴动，攻占了螺岗圩，宣布成立广宁县苏维埃政府，建立了西江地区第一个红色革命政权。

4月13日，黄学增出席了在香港召开的中共广东省委第一次扩大会议，讨论“继续全省总暴动”的部署。会议选举黄学增为省委委员。

6月中旬，黄学增被派往海南，在琼崖开展革命斗争，任中共琼崖特委书记。

1929年组建了中国工农红军琼崖独立师，并任政治委员，接着，又成立了琼崖苏维埃革命政权。7月，由于叛徒的出卖，黄学增在海口市的福音医院被敌人逮捕。黄学增被捕后坚贞不屈，同月底被杀害于海口市红坎坡，时年仅29岁。