從此以後，高宗更加依靠武則天，每當上朝，武則天總是垂簾聽政，黜陟、生殺之權皆歸中宮，天子唐高宗隻做了武則天的應聲蟲而已。
公元674年（鹹亨五年）8月，“皇帝稱天皇，皇後稱天後”。至此，長達十幾年的皇後——太子權位之爭以武則天的完全勝利而告終結。這場勝利，決不僅僅是武則天一人的勝利，也代表了一定的曆史性的轉折，因為代表寒門庶族地主的政治力量終於登上了曆史舞台。在這場鬥爭中，王皇後——長孫無忌一邊是一百多年形成並延續的門閥士族地主力量的代表，是部曲佃客製經濟的代表；而在武則天——李義府這一邊，是新興的寒門庶族地主力量的代表，是契約佃農製經濟的代表。武則天的勝利，在一定意義上說是庶族地主的勝利，這次勝利標誌著魏晉以來四百多年由門閥士族掌握國家政權的曆史結束了，而新興的地主階級逐步掌握了實權。這對解放思想、活躍生產力、促進中國曆史的發展是有積極意義的。
武則天充分顯示了她政治家的氣魄，在稱“天後”後的四個月，她即以皇後的身份向高宗提出了12條政治建議，史稱“建言十二事”。這12項內容，是武則天經過對唐代社會長期的觀察和仔細研究而有針對性地提出的，其中包括：一，勸農桑、薄賦徭；二，給複三輔地；三，息兵，以道德化天下；四，南北中尚禁浮巧；五，省功費力役；六，廣言路；七，杜讒口；八，王公以降皆習《老子》；九，父在為母服齊衰三年；十，上元前勳官已終告身者無追核；十一，京官八品以上益稟人；十二，百官任事久，才高位下者得進階申滯。
為了從觀念上徹底打擊舊的門閥士族，也多少有泄憤的目的，武則天另修《姓氏錄》，以取代太宗時期修的《氏族誌》。《氏族誌》不載武氏宗族，武則天受盡了惡氣，這次，她重修的《姓氏錄》，把皇後的家族列為第一，按當時官品的高下分為九等，凡五品以上的官員皆可人錄，升人士流。這樣，大批出身於寒門的庶族地主知識分子蜂擁而來，確實給當時的政治、經濟和文化帶來了一股生氣，這對促進當時社會的發展，確有好處。而那些關隴門閥士族的餘孽們，完全喪失了憑祖先留下的族望而升官的政治優勢。他們當然極為不滿，諷刺《姓氏錄》是賞軍功的“勳格”，根本不是貴族誌。但武則天不管這一套，她用行政的方式強行收回《氏族誌》，推行《姓氏錄》，在當時造成了很大的影響。
高宗疾病纏身，隨著年齡的增長，病勢越來越重，他曾經想把皇位傳給太子李弘。太子李弘“仁孝謙謹，上甚愛之”，又加上“禮接士大夫，中外屬心”，頗有政治才能，因此，高宗對他甚為看重。但武則天卻不喜歡他，有一次，李弘發現宮中幽閉著蕭淑妃生的兩位年逾30的姐姐，就奏請讓她們出嫁，還有幾次也違忤了武則天的心意，使之失寵於母親。其實，這是次要的，關鍵是李弘勢必與武則天爭權，於是武則天用毒酒毒死了親生兒子李弘，這是武則天為了權力，殺死的第二個親生兒子。
李弘死後，立武則天的次子李賢為太子。經李弘之死的打擊，高宗病勢更加沉重，頭暈目眩不能理事，就想讓位於太子，但武則天堅決反對，高宗隻得打算傳位於皇後。過了幾年，高宗還是想讓李賢監國，而李賢並不願聽武則天的話，於是，武則天就又以李賢“頗好聲色”為由，把他廢為庶人，押至京師幽禁起來。繼而立三子李顯為太子。
公元683年唐高宗病死，太子李顯即位，是為唐中宗。高宗臨終遺詔說：“軍國大事不決者，兼取天後進止。”武則天以皇太後的身份臨朝稱製。一次，中宗想讓嶽父韋玄貞為宰相，並授給乳母的兒子一個五品官，宰相裴炎覺得不妥，跟中宗爭執起來，中宗年輕氣盛，發怒說：“我就是把天下交給韋玄貞，又怕什麼？”裴炎感到很害怕，就跑去告訴了武則天，為了防患於未然，武則天下詔“廢中宗為廬陵王，扶下殿”，改由其四子豫王李旦為睿宗，但睿宗住在另一個地方，不得參與政事。同時，武則天又派人逼死了已廢太子李賢。武則天清除了一切阻礙勢力，準備好了登基稱帝的工作，李唐宗室知道武則天稱帝必然要除盡李氏宗族，所以十分害怕，人人自危，不斷有人起義。
在武則天臨朝稱製後的第七個月，揚州發生了徐敬業叛亂，朝中宰相裴炎也與之相勾結，可謂內憂外困。但武則天臨危不亂，她先不失時機地斬除了裴炎、程務挺等人，以除肘腋之患，又急調30萬大軍，在不到50天的時間裏平定了徐敬業之亂。武則天在平定叛亂後對內臣叛變十分惱火，她嚴厲訓誡群臣說：“我奉事先帝二十多年，為天下操勞憂慮可謂至忠至勤！各位公卿的富貴，都是我給你們的；天下安定，百姓康樂，也是我促成的。等到先帝去世，把天下托付於我，我不愛惜自己而愛惜百姓。現在叛亂的人，都是出自將相，你們為什麼這樣忘恩負義呢？在你們這些元老重臣之中，倔強難製有超過裴炎的嗎？糾結亡命之徒率眾征戰有超過徐敬業的嗎？在握兵的宿將之中，打仗必勝有超過程務挺的嗎？這三個人，都是素有威望的，我還是把他們殺了。你們當中，如果有人在能力上超過了這三個人，想反叛就試一試。如果自認為超不過，那就洗心革麵，好好地侍奉我，不要再亂說亂動，貽笑天下了！”
公元688年武則天的侄子武承嗣看到武則天登基稱帝的時機已經成熟，就暗地裏派人在一塊白石上鑿上“聖母臨人，永聖帝業”的字樣，並使雍州人唐同泰奉表獻之，謊稱獲之於洛水。武則天聞訊大喜，當即下詔把這塊石頭稱之為“寶石圖”，並準備於當年五月選擇吉日，親臨洛水拜受寶石。武則天把獻圖有功的唐同泰提拔為遊擊將軍，讓他參與辦理此事。到了選定的日期，武則天“告謝吳天，禮畢禦明堂，朝群臣”，不久即正式加尊號日“聖母神皇”，從這個時候起，武則天開始稱“陛下”。
李唐宗室眾人十分清楚，武則天已是實際上的皇帝了，至於名義上的登基改號，隻是一個時間問題，李唐宗室所麵臨的，卻是一場滅頂之災。出於自我保全之計，他們紛紛起兵。
首先，李唐宗室以“迎還中宗”、“救拔睿宗”為旗號號召眾人，但因範陽王李靄不慎，密謀敗露，倉促之間，韓王李元嘉首先起兵，繼而琅琊王李衝在博州起兵，越王李員在豫州起兵，霍王李元軌在青州起兵，魯王李靈夔在邢州起兵。但這時國家較為安定，人民不願為一家一姓的名利再去生什麼內亂，於是，李氏諸王的軍隊毫無鬥誌，武則天的兵馬一到，不是獻城投降，就是紛紛逃走，根本不堪一擊，在很短的時間內，李氏諸王的這次叛亂就被武則天輕而易舉地鎮壓下去了。
李氏諸王的這次失敗也說明，關隴貴族門閥在社會上也逐漸喪失了人心。因為一百多年以來，這些門閥士族在群眾中很有影響，很有號召力，李淵起兵後人心迅速歸附，就是最好的例證，在唐社會安定發展幾十年以後，庶族地主的力量興起，逐漸取代了門閥士族的影響，人們開始不願為一家一姓效力，開始考慮社會的公平與正義，這不能不說是一種曆史的進步。而李氏貴族集團曆代以武力為勝，如今其子孫也失去了祖先的雄威，看來，門閥士族衰落是無法挽回的了。
在鎮壓了這次叛亂以後，武則天果真決定清除敵對勢力了。她采取了三條措施：一是鼓勵告密；二是嚴刑逼供；三是任用酷吏。武則天把周興、來俊臣、索元禮等酷吏提拔上來，專門進行“肅反”，他們秘密觀察李氏宗族中王公大臣的行跡，一有可乘之機，他們立即加以逮捕，酷刑逼供，誣其謀反。武則天在朝堂之上設立了一個銅製的告密箱，專門用來接受告密的文書。並明確規定，任何官員不得過問此事，凡是告密的人，不論職位高低，哪怕是農夫樵子，也一律按五品官員的標準供應食宿。更妙的一條是，如果告密有功，那就破格封官；如果告密失實，也絕不加以追究。如此一來，“四方告密者蜂起，人皆重足屏息”。周興、來俊臣、索元禮等酷吏編寫《告密羅織經》，教授門徒，以便羅織害人，並創製出“方梁壓髁”、“獼猴鑽火”、“驢駒拔撅”，“鳳凰亮翅”等酷刑和“求即死”、“死豬愁”、“定百脈”等刑具。這樣，這三個酷吏每個人都殺了數千人，其中尤以來俊臣為最，所破獲“罪犯”就連及千餘家。在這次運動中，大臣被殺者數百家，李唐宗室被殺者達數百人，刺史以下官吏被殺者更是不計其數。武則天的這種十分過火的恐怖政策，造成無數人的屈死。
當然，按武則天的想法，殺盡了李唐宗室，又使得朝野上下“人人自危，相見莫敢交言，道路以目”，確實是無人敢造反了。
至此，武則天的第三步計劃其實已完全實現，她殘酷地殺盡了李氏的其他子孫，隻留下了高宗這一支，而且對高宗嬪妃所生的兒子都斬盡殺絕。至於做皇帝的名號，隻是一個手續問題。公元690年7月，東魏國寺裏的僧人寫了幾卷經書，書中說武則天乃是彌勒佛投胎轉世，應該代替唐朝作閻浮提主（即東方之主）。不久，侍禦史傅遊藝率領關中的百姓900多人來到長安的宮門外，上表請求把大唐的國號改為周。武則天假裝推辭，沒有應允，但升了傅遊藝的官，把他提拔為給事中。不久，朝中百官及宗室、遠近百姓，四方邊遠地區的酋長以及沙門、道士一共6萬多人，組成了一支極其龐大的請願隊伍，重複傅遊藝的請求。
武則天見“民意難違”，隻有順從。於是，在公元690年3月9日，改唐為周，堂而皇之地登上了皇帝的寶座，做了武周女皇。中國曆史上唯一的一位女皇，也正式誕生了。
武則天稱皇以後，並不是萬事順利的。首先，她必須解決兩個矛盾：一是她同李唐宗室爭奪地位的矛盾，一是因濫殺而造成的與大臣之問的矛盾。隨著時間的推延，她與李氏的矛盾逐漸淡化下來，要解決與大臣之間的矛盾，那批酷吏可就成了替罪羊，武則天禁錮了當年濫告濫殺的27名酷吏，處決了宋俊臣等人，使矛盾漸漸地緩和下來。應當說，武則天晚年時期的政治氣氛還是比較寬鬆自由的，她的統治也應當是穩固的。
但新的危機又出現了。武則天雖與群臣在表麵上維持著良好的君臣關係，但當年的濫殺所造成的陰影始終無法徹底驅除，因此，她的晚年是很孤獨的。在這種心態下，她求助於自己的男寵，先是薛懷義（馮小寶）和禦醫，後逐漸不太滿意，在這時候，武則天的女兒太平公主把年輕貌美又精通音律的張宗呂推薦給了母親，武則天一見之下，十分寵愛，不久，張宗品又把哥哥張易之拉了進來，於是，兩兄弟成為武則天的又一代男寵。由於武則天在私生活上很需要他們，又在政治上依靠他們，所以，他們兩人的權勢越來越大，以致連武三思、武承嗣這樣的權貴，也都爭相趨奉他們，稱張易之“五郎”，張宗昌為“六郎”。
二張得勢以後，經常胡作非為，貪贓枉法，隨意打擊不順從自己的官吏，又私自殺害了議論二張兄弟權勢過大的李顯的長子和他的妹妹永泰郡主、妹夫武承嗣之子武延基，引起了朝廷官員的憤怒。一些大臣多次收集張氏兄弟的犯罪證據，想將其繩之以法，但都被武則天赦免。官員們看到用法律製裁不了二張，就準備用武力將其殺掉。政變的目的起初並非為了推翻武則天，僅是為了殺掉張氏兄弟。宰相張柬之等五位朝廷的重要人物，聯絡禦林軍將領以及太子李顯、相王李旦、太平公主等一大群勢力，乘武則天臥病不起之機，攻占了玄武門，突入宮中，在武則天的迎仙宮搜出張易之、張宗昌，就地處死，完全控製了武則天，事情既已至此，就順便把武則天請下皇位，迎立中宗。政變的第二天，武則天頒布《命皇太子監國製》，第三天，武則天宣布傳位太子，第四天中宗宣布複位，武周政權即告結束。
公元。705年11月，82歲的武則天在洛陽上陽宮憤恨而死。
第二年，其子唐中宗不顧眾人的強烈反對，為母親舉行了隆重的葬禮，護靈柩回長安，與唐高宗合葬乾陵。
武則天稱帝15年，前後專政近50年，在她掌握政權期間，為中國曆史的發展做出了相當的貢獻。她首先重視發展農業，推行均田製，抑製豪強和土地兼並，獎勵墾荒，做得很有成效。在她統治期間，全國人口由38萬戶增長到615萬戶。
其次是發展科舉製度，並親自主持考試，選拔了一大批庶族地主出身的優秀人才，並開“武舉”科，選拔有軍事才能的人。唐太宗在位的23年問，共取進士205人，而在唐高宗和武則天統治的55年間，取進士1000多人。她還極其重視文化教育事業，倡導編纂了許多文化典籍。
她重視加強邊防，改善同少數民族的周邊關係，對於維護國家統一、鞏固邊防、發展商業等都做出了積極的貢獻。當然，武則天晚年生活糜爛，讓她的侄子武三思及男寵張氏兄弟把持朝政也造成了政治的混亂，尤其是她縱容女兒太平公主爭權奪利，做了許多壞事。另外，她任用酷吏，大殺宗室大臣，李唐宗室近支被殺荊除自己的親生兒子李顯、李旦以外，唐高祖、太宗、高宗的子孫全部誅除。14年問的58個宰相，被殺被貶各有21人，占72％以上。武則天終於落下了一個“千古忍人”的惡名。
無論如何，武則天還是像一顆流星劃過中國漫長的封建曆史蒼穹，閃爍著奪目的光輝，引發著後人無限的思考。她所有的意義，就在於她是中國曆史上唯一的一位女皇。
的確，她想把李唐王朝變成武周王朝的企圖是失敗了，後人談起武周時期，隻是把它當作唐朝的一個小插曲，或是唐朝的一個組成部分，根本不把它看成是一個獨立的朝代，更何況武則天臨死之前，還政於李氏，仿佛本來是李家的政權，自己隻是代為管理一段而已，連自己都不承認有獨立的皇帝資格。
當然，武則天更沒有把中國變為一個“女兒國”，沒有把中國的男皇製改為女皇製，盡管她不服，盡管她采取了許多畸形的手段進行抗爭，但她還是失敗了，她所爭取到的最大的榮譽是能與高宗合葬，這或許是一種象征，象征著她有著同皇帝平等的女皇的地位，但要想壓倒男皇，那是無論如何也辦不到的。
不管結果如何，個性殘忍的武則天的確以嶄新的姿態出現在皇帝寶座上，給門閥士族的勢力以毀滅性的一擊，也給黑沉沉的男人世界以沉重一擊，使中國的男人不得不正眼看看女人了，也重重地當眾打了中國宗法觀念一記耳光，讓中國男人從此不敢忘記中國女人的威力，而這一切的一切皆是武則天冷酷無情性格取得的成功。