史書記載張柬之“沈厚有謀，能斷大事”，很有政治頭腦和手腕。80多歲時才當上宰相，十分想施展自己的政治才能。當時武則天重病，而二張控製了政權，他這個宰相並不能發揮較大的作用。他自己不滿意女人執政，經常私下嘮叨應該還政李唐。當他看到不少士人也思念李唐時，就以發動宮廷政變為己任，開始了秘密籌劃。其他的幾位宰相如桓彥範、崔玄等皆與二張不合，曾多次上疏要求罷免二張。在這種情況，張柬之和桓彥範等一拍即合，因為有著共同的敵人，遂很輕易地組織起力量，聯絡太子，以誅二張為名發動了政變。
長安四年（704），武則天病重，在長生院養病，二張伺候左右，朝中官員皆不得見。當時“屢有人為飛書及榜其事於通衢，雲‘易之兄弟謀反。’”但武則天都不聞不問。可見，此時武則天已明顯傾向於二張兄弟。隨著武則天的病重，朝中形勢也頓時緊張起來。太子和朝臣見不到皇帝，擔心二張兄弟從中作梗，使李、武兩家的江山不保。二張雖沒有資格覬覦皇位，但他們確實不得不擔心一旦武則天病死，自己失去靠山後的處境，故“引用黨援，陰為之備”。一時間，朝中顯現出一派風雨欲來的緊張氣氛。很快，政變就被提上了議事日程。宰相張柬之等人爭取到了掌管禁兵北門守衛20餘年的右羽林大將軍李多祚，又聯合了皇太子李顯、相王李旦、太平公主及其夫武攸暨和武三思，於神龍元年（705）發動了政變，剪除了二張勢力。
五王政變是唐代太子地位不穩固的一種表現。李顯雖被立為太子，但能否坐上皇位還不一定，五王就趁勢而起。政變的主要目的是鏟除二張勢力，而五王並不是僅僅想滅二張，更重要的是要廢黜武則天，想得到擁立新皇帝的功勞。張柬之入相前，曾與人談到國事，“有匡複之誌”。二張被殺，太子返回東宮，事情基本已定，桓彥範等又逼武則天“傳位太子，以順天人之望”。五王還與禁軍關係密切，利用了禁軍的力量發動了這場政變。禁軍將領楊元琰、李多祚、王同皎等與張柬之關係密切。王同皎到東宮迎太子時說：“先帝以神器付殿下，橫遭幽廢，人神同憤，二十三年矣。今天誘其衰，北門南牙同心協力，以誅凶豎，複李氏社稷，願殿下暫至玄武門以負眾望。”武則天和二張派沒有意識到五王已經聯絡了禁軍，毫無準備，而且太子李顯、相王李旦及太平公主後來都參加了政變，加上武氏諸王因與二張有一定的矛盾，在政變發生過程中全都按兵不動，所以政變得以順利進行。
五王政變的結果是二張被殺，武則天被逼下台，中宗繼位。今天來看，武則天失敗的原因是她放任二張操縱朝政，才會使朝臣各自結黨、互相攻擊，最後導致兵戈相見。也有人認為武則天荒淫無度的宮廷生活，在當時社會上引起了極大的反感，失去了人心，最後眾叛親離。而她在政治上、經濟上的措施都是倒退的，因而招致了最後的失敗。這種說法雖然不是十分準確，但也有一定的道理。
與這個問題相關的是，五王提出當時政變的原因是二張謀反，二張是否謀反了？《舊唐書》卷六《則天本紀》說“麟台監張易之與弟司仆卿昌宗謀反”，皇太子才率桓彥範等帶了禁兵入內誅殺二張。卷九一《桓彥範傳》也說：“則天不豫，張易之與弟昌宗入閣侍疾，潛圖逆亂。”《資治通鑒》卷207說武則天病時，連宰相都是很長時間見不到她，隻有二張侍奉在旁邊。二張“見太後疾篤，恐禍及己，引用黨援，陰為之備，屢有人為飛書及榜其事於通衢，雲‘易之兄弟謀反’”。
當代一些史學家認為二張是不可能謀反的。武則天生病時宰相不能見到她，隻有二張侍奉在她身邊的講法是不符合實際的。這段時間內，官員照樣在任命，武則天仍在堅持處理朝政。《新唐書》卷120《崔玄傳》還記載則天疾病稍有好轉時，崔玄上奏說：“皇太子、相王皆仁明孝友，宜侍醫藥，不宜引異姓出入禁闥。”之後，“皇太子每於北門起居”。看來史書上的說法是誇大其詞的。其次張易之兄弟作亂的觀點也不可信。二張的確是紅極一時，但也出過一些問題。如他們因受同宗史弟張昌儀、張同休的贓款曾被下獄。長安四年十二月有人飛書貼於大街，說二張謀反，二張就受到審問，幸虧得到武則天的庇護。後來又有人飛書言謀反，二張第二次被審，崔玄等請求逮捕，處以死刑，武則天又為其辯護，赦其無罪。
張昌宗的確有一件事基本符合了謀反的程度。這年十二月中旬，張昌宗曾讓術士李弘泰為自己占相，李弘泰說昌宗有天子相。術士亂講一氣，如果被相者認為是真的，想入非非，結果會被當作死罪誅滅九族。而張昌宗聽後，可能內心會很開心，但他畢竟不敢有什麼輕舉妄動，隻能把李弘泰的話說給武則天聽。如果單憑這件事情說張昌宗是謀反了，比較牽強。
看來，說二張謀反，是當時政變者的策略，這十分有利於政變的成功。
一代女皇，就這樣被逼下了台，最後弄得晚景淒涼，不久就病死在上陽宮。