聖歷元年（698）武承嗣、武三思謀求當太子，幾次使人對武後說：自古天子未有以異姓為嗣者。文學館武後猶豫未決，狄仁傑對武後說：姑侄之與母子，哪個比較親近？（武承嗣、武三思皆武後之侄，中宗、睿宗則武後之子）陛下立子，則千秋萬歲後，祭祖於太廟；立侄則未聞侄為天子祭姑於太廟者。
又勸武後召還廬陵王（中宗）。武後由是無立武承嗣、武三思之意。乃召廬陵王還東都，皇嗣（睿宗）請遜位於廬陵王，武後立廬陵王為皇太子，命為元帥，狄仁傑為副元帥率兵擊突厥重生之嫡女傾城。
武後信重狄仁傑，常謂之國老而不呼其名。狄仁傑好諍諫，武後每屈意從之。仁傑卒，武後泣曰：朝堂空矣！常歎：天奪吾國老何太早邪！
張易之、張昌宗兄弟年少美姿容，入侍武後。二人常傅朱粉、穿著華麗的衣服。武承嗣、武三思等都爭著追捧他們，甚至為他們執鞭牽馬。
中宗長子邵王李重潤（中宗第二次為太子時封為邵王）與其妹永泰郡主及郡主婿武延基竊議張易之兄弟何得任意入宮，易之投訴於武後，武後敕李重潤、永泰郡主、武延基皆賜死。
武則天晚年張易之、張昌宗兄弟迅速崛起，成為武則天的新寵，武則天孫女永泰公主因與丈夫武延基和皇兄、時為邵王的李重潤一起議論面首張易之、張昌宗兄弟，被處死。
神龍元年（705），武則天病篤，臥床不起，只有寵臣張易之、張昌宗兄弟侍側。宰相張柬之、崔玄暐與大臣敬暉、桓彥范、袁恕己等，交結禁軍統領李多祚。佯稱張易之、張昌宗兄弟謀反，於是發動兵變，率禁軍五百餘人，衝入宮中，殺死二張兄弟，隨即包圍武則天寢宮，要求武氏退位，史稱神龍革命。
武氏被迫禪讓帝位與太子李顯，是為唐中宗。中宗上尊號為則天大聖皇帝。武週一朝結束，唐朝復辟，百官、旗幟、服色、文字等皆復舊制，恢復以神都為東都。
神龍元年，武氏在上陽宮病死。年八十二。遺制去帝號，稱則天大聖皇后。神龍二年（706），與高宗合葬乾陵，留無字碑。
對於武則天，從唐代開始，歷來有各種不同的評價，角度也各不相同。唐代前期。由於所有的皇帝都是她的直系子孫，並且儒家正統觀念還沒完全佔據統治地位，所以當時對武則天的評價相對比較積極正面。
但隨著時間的推移，特別是司馬光所主編之《資治通監》。對武氏嚴厲批判。到了南宋期間，程朱理學在中國思想上佔據了主導地位，輕女的輿論決定了對武則天的評價。
譬如明末清初的時候，著名的思想家王夫之。就曾評價武則天鬼神之所不容，臣民之所共怨。惟不可否認的是。武後善治國、重視延攬人才，首創科舉考試的殿試制度，而且知人善任，能重用狄仁傑、張柬之、桓彥范、敬暉、姚崇等中興名臣。
國家在武則天主政期間，政策穩當、兵略妥善、文化復興、百姓富裕，故有貞觀遺風的美譽，亦為其孫唐玄宗的開元之治打下了長治久安的基礎，武則天對歷史做出過巨大的貢獻。
武則天對歷史發展做出的第一個貢獻是，她打擊了保守的門閥世族。武則天被立為皇后以後，把反對她做皇后的長孫無忌、褚遂良等人一個一個的都趕出了朝廷，貶逐到邊遠地區。這對於武則天來說，是殺雞儆猴，但這些關隴集團和他們的依附者，在當時已經成為一種既得利益的保守力量。
把他們趕出政治舞台標誌著關隴集團從北周以來長達一個多世紀統治的終結，也為社會進步和經濟發展創造了一個良好的條件。
第二是促進了經濟的發展。武則天在建言十二事中就建議勸農桑，薄賦役。在她掌權以後，又編撰了《兆人本業記》頒發到州縣，作為州縣官勸農的參考。
她還注意地方吏治，加強對地主官吏的監察。對於土地兼併和逃亡的農民，也採取比較寬容的政策。
因此，武則天統治時期，社會是相當安定的，農業、手工業和商業都有了長足的發展，戶口也由唐高宗永徽三年（652）的380萬戶增加到唐中宗神龍元年（705）的615萬戶，平均每年增長0.721%。這在中古時代，是一個很高的增長率，也是反映武則天時期經濟發展的客觀數據。
第三個貢獻是推動了文化的發展。唐人沉既濟在談及科舉制度時說到：太后頗涉文史，好彫蟲之藝。太后君臨天下二十餘年，當時公卿百辟，無不以文章達，因循日久，浸已成風我和npc有個約會全文閱讀。
沉既濟的這些話包含了豐富的內容。一是武則天重視科舉，大開制科。有一次策試制科舉人時，她親臨考場，主持考試。
二是當時進士科和制科考試主要都是考策問，也就是申論。文章的好壞是錄取的主要標準。
三是武則天用人不看門第，不問是否為高級官吏的子孫，而是看有否政治才能。因此特別注意從科舉出身者中選拔高級官吏。科舉出身做到高級官吏的越來越多。這就大大刺激了仕人參加科舉的積極性，更刺激了一般人讀書學習的熱情。這就是沉既濟所說的浸已成風。
開元、天寶年間父教其子，兄教其弟，五尺童子恥不言文墨焉的社會風氣，就是從武則天時期開始的。正是文化的普及，推動了文化的全面發展。著名的詩人和文學家崔融、李喬都是這個時期湧現出來的。雕塑、繪畫也達到了前所未有的水平。
另外武則天也有不少負面評價，岑仲勉說，武後任事率性，好惡無定，終其臨朝之日，計曾任宰相七十三人。
其主政初期，由於大興告密之風，重用酷吏周興、來俊臣等，加上後世史學家不齒於她違反傳統的禮教，身為女子，竟然擁有不少男性嬪妃（稱為男寵），所以史書內都對她的所作所為大加鞭韃，直斥其陰險、殘忍、善弄權術，與中宗時韋後之專政，合稱為武韋之亂。
但趙翼為武則天的私生活辯護，說：人主富有四海，妃嬪動千百，後既為女王，而所寵幸不過數人，固亦未足深怪，故後初不以為諱，而且不必諱也。
武則天統治的缺失主要是丟失領土。首先在686年主動丟棄了安西四鎮，在692年才派王孝傑收復。
另外又在696年激起孫萬榮、李盡忠的叛亂，使武週期間契丹奚落入突厥人手中。安北都護府在高宗死時尚處在中國統治，而濫殺程務挺、棄用王方翼等名將更使東突厥復國。安北始終沒有再收復過。她幾乎將太宗、高宗辛苦經營的安北、安西全部放棄了。
另外如果說武則天用唐休璟、狄仁傑等是知人善用，那也只是修正以前的錯誤。武則天統治初期任用來俊臣、索元禮等酷吏，再加上以僧懷義等統兵，反映出她任人唯親的性格、用人並非是看才能的一面。到了晚年才有所改變。
宋代洪邁在《容齋隨筆》說：漢之武帝、唐之武後，不可謂不明，清代趙翼謂其為女中英主。
雜錄─相傳唐太宗在世時，曾請天文師算命，天文師認為，不出三十年，李氏皆亡於一個姓武的人手裡。於是太宗屠殺武氏朝臣，沒想到所算者竟是他身邊的武才人。
相傳在感業寺時期，李治有次前往祭拜，看到武氏後便魂不守舍。當時，與蕭淑妃爭寵的王皇后，便趁此納武氏為自己派系，跟蕭淑妃對抗，沒想到兩人皆亡於武氏之手。
武則天稱帝后，亦有多名男寵。其中最出名者乃馮小寶（薛懷義），武則天後派他在洛陽東的白馬寺出家，法名懷義，但仍與武則天私通。某年盂蘭盆節，當時已經逐漸失寵的懷義，為討武則天注意，火燒明堂，火勢蔓延整個洛陽。
武則天為了改革文化，創造了則天文字。部分的則天文字還傳到日本、韓國，甚至成為某些日本人的人名用字。
武則天著有《垂拱集》百卷，《金輪集》十卷，已散佚。今存詩四十六首，《全唐文》編其文為四卷。
武則天稱帝前掌握實權的6年，使用了3個年號，稱帝的15年使用了16個年號，是中國皇帝中用年號最多和密度最高的皇帝。居於第二的是西晉皇帝晉惠帝司馬衷。
歷史上除武則天外也曾另有兩位因其他原因而普遍不被後世史學家承認的女性皇帝，她們分別是北魏的元氏和唐高宗在位時代的陳碩真。