太子李弘深為高宗鍾愛，高宗欲禪位於太子。總攬大權，不滿於太子弘，剛好太子弘見蕭淑妃之女義陽、宣城二公主因母得罪武後而被幽禁宮中，年逾三十而未嫁，奏請出降，高宗許之。武後怒，不久太子死於合壁宮，時人以為武後所毒殺。
弘道元年（683），唐高宗病逝，臨終遺詔：太子李顯於柩前即位，軍國大事有不能裁決者，由武則天決定。四天以後，李顯即位，是為唐中宗。武後被尊為皇太后。
光宅元年（684），中宗欲以韋後父韋玄貞為侍中，裴炎力諫不聽，武後遂廢唐中宗為廬陵王，並遷於房州。立第四子豫王李旦為帝，是為唐睿宗，武後臨朝稱制，自專朝政。
同年，徐敬業、徐敬猷兄弟聯合唐之奇、杜求仁等以扶支持廬陵王為號召，在揚州舉兵反武，十多天內就聚合了十萬部眾。
武後當即以左玉鈐大將軍李孝逸為揚州道大總管，率兵三十萬，前往征討。徐敬業兵敗自殺。
垂拱二年（686），武後下令製造銅匭（銅製的小箱子），置於洛陽宮城之前，隨時接納臣下表疏。同時，又大開告密之門，規定任何人均可告密。凡屬告密之人，國家都要供給驛站車馬和飲食。即使是農夫樵人，武後都親自接見。所告之事，如果符合旨意，就可破格陞官。如所告並非事實，亦不會問罪。
同時，武後又先後任用索元禮、周興、來俊臣、侯思止等一大批酷吏，掌管制獄，如果被告者一旦被投入此獄，酷吏們則使用各種酷刑審訊。能活著出獄的百無一二。這樣，隨著告密之風的日益興起，被酷吏嚴刑拷打致死的人日漸增多。
於是在朝廷內外便形成了十分恐怖的政治氣氛，以致大臣們每次上朝之前，都要和家人訣別，整天都惶惶不可終日。
為獎勵告密，武後對告密者破例授官，以賣餅為生的侯思止，是一名無賴。因誣告舒王元名與恆州刺史裴貞謀反，被任命為游擊將軍、侍御史。
王弘義，以無德行見稱，告鄉里謀反，擢授游擊將軍、殿中侍御史。
是年殺安南王穎等宗室十二人。又鞭殺故太子李賢二子，唐之宗室至是殺戮殆盡，其幼弱倖存者亦流嶺南，又誅其親黨數百家。
武後謀奪李唐的社稷，翦除唐宗室，諸王不自安，欲起兵對抗。還未有共識的時候。博州刺史琅邪王李沖，垂拱四年（688）於博州（今山東聊城東北）舉兵。豫州刺史越王李貞起兵豫州（今河南汝南）呼應。
武後分遣丘神積、魏崇裕擊之。琅邪王李衝起兵七日敗死；越王李貞兵敗自殺。武後想盡除李氏諸王，使周興等審訊之，迫韓王李元嘉、魯王李靈夔、黃國公李譔、東莞郡公李融、常樂公主等自殺。親信等均被誅。
同年命令僧薛懷義率令萬多人，毀乾元殿，建明堂，花了近一年落成。高二百九十四尺，闊三百尺。共三層。上為圓蓋，有條九龍作捧著的姿態。上有鐵鳳，高一丈。飾以黃金，稱為萬象神宮。
明堂既成，又命僧薛懷義鑄大像，大像的小指也可以容納數十人，於明堂北起五層高的天堂來收納這個大像。所花費用以萬億計，政府財政為之枯竭。
是年武承嗣命人鑿白石為文曰：聖母臨人，永昌帝業。號稱在洛水中發現，獻給武後，武後大喜，命其石曰寶圖。之後武後加尊號為聖母神皇。
武後當政期間進一步發展科舉制度。貞觀年間共錄取進士205人，高宗武後統治期間共錄取一千餘人。平均每年錄取人數比貞觀時增加一倍以上。武後載初元年（690）武後在洛城殿對貢士親發策問，是殿試之始。
是年遣存撫使十人巡撫諸道，推舉人材，一年後共舉薦一百餘人，武後不問出身，全部加以接見，量才任用，或為試鳳閣（中書省）舍人、給事中，或為試員外郎、侍御史、補闕、拾遺、校書郎，試官制度自此始，時人有補闕連車載，拾遺平斗量，把推侍御史，腕脫校書郎。之語。武後雖以官位收買人心，但對不稱職的人亦會加以罷黜；明察善斷，故當時的人亦樂於為武後效力。
次年，僧法明等撰《大雲經》四卷，說武後是彌勒佛化身下凡，應作為天下主人，武後下令頒行天下。命兩京諸州各置大雲寺一所，藏《大雲經》，命僧人講解，並提升佛教的地位在道教之上。
侍御史傅遊藝率關中百姓九百人上表，請改國號為周，賜皇帝姓武。於是百官及帝室宗戚、百姓、四夷酋長、沙門、道士共六萬餘人，亦上表請改國號。武後准所請，改唐為周，改元天授。
尊號聖神皇帝，以睿宗為皇嗣，賜姓武氏，以皇太子為皇孫。立武氏七廟於神都，追尊周文王曰：始祖文皇帝。立武承嗣為魏王，武三思為梁王，其餘武氏多人為王及長公主。
武氏派右鷹揚衛將軍王孝傑為武威軍總管，與武衛大將軍阿史那忠節率兵赴西域征討吐蕃。唐軍大勝，連克于闐、疏勒、龜茲、碎葉等安西四鎮，仍置安西都護府於龜茲，發兵戍守。
長壽三年（694）武三思率四夷首領請以銅鐵鑄天樞，立於端門外，以歌頌武後的功德。武後親題曰：大周萬國頌德天樞。
天樞鑄造歷時八月而成，其形制若柱，高一百零五尺，直徑十二尺，八面，每面各五尺，下為鐵山，週一百七十尺，以銅為蟠龍、麒麟環繞之；上為騰雲承露盤直徑三丈，盤上四龍直立捧火珠，高一丈。
工人毛婆羅造模，武三思為文，刻百官及四夷首領之名於其上。用銅鐵二百萬斤，請胡聚錢百萬億，買銅鐵不能足，賦民間農器以足之。
萬歲通天元年（696），契丹首領李盡忠和孫萬榮率兵起義，攻陷營州，殺都督趙文翽。武氏派將軍曹仁節、張玄遇、李多祚等率兵征討。
由於誤中吐蕃伏兵，全軍覆沒。接著，武氏再派武攸宜、王孝傑等率兵討伐，均大敗而歸。
神功元年（697），武則天又派武懿宗、婁師德、沙吒忠義率兵二十萬，討伐契丹。孫萬榮兵敗被殺，契丹餘眾歸降於突厥。
神功元年（697）武氏使武懿宗審訊劉思禮謀反事，武魏宗說只要劉思禮指出哪些朝士有分謀反，就免其死罪，於是劉思禮誣告宰相李元素、孫元亨等三十六家海內名士，皆遭滅族，親舊連坐流竄者千餘人。時人以為武懿宗之殘暴僅次於周興、來俊臣。
是年，來俊臣欲羅告武氏諸王及太平公主（中宗之妹，武則天唯一長大成人的親生女兒），又欲誣皇嗣（唐睿宗）及廬陵王（唐中宗）與南北衙共同謀反，擬一網打盡。
武氏諸王與太平公主都十分害怕，共同揭發其罪行，下獄處以極刑。仇家爭食其肉，不一會就食盡。來俊臣凶狡貪暴網羅無辜，織成反狀，殺人不可勝計。贓賄如山，冤魂塞路，武後亦知天下憤怨，下令數他的罪狀，並沒收其家財。
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