武則天為了掃清自己最後障礙，先殺長子，後謀殺次子，廢三子，軟禁四子。
高宗雖厭其獨行獨斷，許多國家大事又不能不倚重她。這樣，就使武後逐漸從幕後走向前台，竟與高宗同臨紫宸殿，一起接受群臣朝拜。上元元年（674年），高宗號天皇，皇後號天後，天下人謂之“二聖”。自此，高宗形同虛設，唐朝權柄，盡在武後則天掌握之中。
從上元元年（674年），則天以“天後”之尊開始執政，至天授元年（690年）正式稱帝的16年中，武氏為當皇帝做了大量的長時間的準備，采取了多種有力有效的措施。首先，在王位的繼承上，高宗想禪位於長子李弘。武後則不念母子之情，將李弘毒死，立次子李賢為太子。李賢被高宗委以臨國之任，處理政務頗為精幹，武後則廢李賢為庶人，立三子李顯為太子。弘道元年（683年），高宗卒，中宗李顯剛剛繼位，武後則以皇太後名義臨朝稱製。一年後便廢掉中宗，改封廬陵王，立四子李旦為帝，是睿宗。李顯、李旦都是昏庸無能之輩，在皇帝位上也是傀儡，處處受製於武後。
其次，是修改《氏族誌》為《姓氏錄》，原來連《氏族誌》都不能列入的武氏，在《姓氏錄》中，卻定為姓氏的第一等，這並沒有改變門閥觀念，隻是武則天為了提高武的地位的一個表現。
再次，是變更官名，改東都洛陽為神都，為自己登位稱帝，建立新秩序，邁出重要的一步。向舉國表示自己大位一統至高無上的權力。武後的這些新政措施，很快遭到皇族李氏和許多士族官僚的反對。柳州刺史，唐初元勳徐世績之後徐敬業，召十數萬兵馬率先於揚州發難，名著一時的《討武曌檄》，遍撒域中。宗室琅玡王李衝在博州，越王李貞在豫州也相繼反武，舉兵討伐。則天武後對此毫不手軟，堅決鎮壓，在她的直接指揮下，這些叛亂很快平息，徐敬業、李衝、李貞等主要發難者，或死於戰場，或被捕殺，無一幸免。
恐怖的斬殺，廣泛的株連，充分地暴露出武後的冷酷果斷。
公元69O年，武則天認為親臨帝位的條件成熟，先借佛僧法明之口，廣造輿論：“武後為彌勒佛轉生，當代唐為天子。”接著又一手導演了，以唐睿宗為首的六萬臣民上表勸進，請改國號的壯舉。至此，水到渠成，則天武後在“上尊天示”、“順從眾議”的“萬歲”聲中，登臨大寶，實現了夢寐以求的夙願，改唐為“周”，自號“聖神皇帝”。這年，她已是67歲的高齡。
如果說，武則天在稱帝前三十餘年參政執政的政治生涯中，已顯示出驚人的政治謀略和手段。那麼，在稱帝之後的十餘年中，則更充分地顯示了她在用人、處事、治國等各個方麵傑出的政治才能和政治家的氣魄。
則天稱帝後，更重視人才的選拔和使用。她認為“九域之廣，豈一人之強化，必佇才能，共成羽翼”。凡能“安邦國”、“定邊疆”的人才，她不計門第，不拘資格，一律量才使用。為了廣攬人才，她發展和完善了隋以來的科舉製度，放手招賢，允許自舉為官、試官，並設立員外官。此外，她還首創了殿試和武舉製度，為更多更廣地發現人才，搜羅人才創造了有利的條件。比如，中唐名將郭子儀，就是“自武舉異等出”。這樣，在她施政的年代裏，始終有一批“文似仁傑”，“武類休武”的能臣幹將為其效命，有力地維護著武周的政權。
對於農業生產，則天也非常重視。她說：“建國之本，必在務農”，“務農則田墾，田墾則粟多，粟多則人富”。她規定，能使“田疇墾辟，家有餘糧”的地方官升任；“為政苛濫，戶口流移”的“輕者貶官，甚至非時解替”。這樣，在她執政的年代裏，農業和手工業都得到較大的發展。人口不斷增加。據當時統計，永徽時全國戶數為38O萬戶，到則天臨終的神龍元年，漸增為615萬戶，幾乎增長一倍。僅此一點即可看出這一時期的農業經濟發展情況。