在她的一手策劃下，她的權勢一天天地擴大、加強，唐朝宗室和一些出身名門望族的達官貴人，受到了嚴重的威脅。他們一麵感到惶惑不安，一麵又對此萬分的憤怒。從而，一場激烈的權力鬥爭公開化了。最先起來反抗的是“皇唐舊臣”徐敬業等人。他們互相串聯，秘密活動，悄悄從各地來到當時的水陸交通要衝揚州聚會。商議起兵伐武，會後，他們決定以恢複廬陵王李顯的皇位為名，發動反對武則天的武裝政變。公元684年，徐敬業等在揚州起兵，他自稱匡複府上將、揚州大都督，任命唐之奇、杜求仁為左右長史，李宗臣、薛仲璋為左右司馬，魏思溫為軍師，駱賓王為記室，十幾天內便招集了十幾萬人馬，準備向朝廷發動進攻，並由駱賓王寫了一篇討伐武則天的戰鬥檄文。徐敬業起兵叛亂的消息和駱賓王的檄文很快傳到京城。宰相裴炎和李衝在博州，越王李貞在豫州相繼起兵，武則天立即和群臣商議，並派大軍前往鎮壓。最終，徐敬業支持了七天，裴炎等支持了二十天後，便被武則天鎮壓下去了。徐敬業、李衝、李貞的叛亂，迅速遭到覆滅，這說明他們的行動違背了曆史發展的趨勢，背離了廣大人民的希望和平安定、反對戰亂的強烈願望；同時，也說明武則天推行的一些較開明的政治措施，得到了廣大人民的擁護。
從平定叛亂的事件中，武則天更加看清楚了豪門貴族的強大勢力。要想自己牢牢掌握政權，政令能夠順利實行，就必須對這些豪門貴族的反對進行殘酷的鎮壓。為確保自己耳聰目明，她首先大開告密之門，鼓勵各種各樣的人，包括貧苦百姓都可以到京都麵見皇帝，並提出控告。她下令，凡告密的事，任何人都不可阻攔。她還規定，外地人來京都告密，官府供給驛馬使用，沿途享受五品官的待遇，到京城後，可以住在官家客館，供給食物。如果揭發的事屬實，可以破格提拔，並授給官職。如果揭發的事情不真實，也不予以追究。因此，告密的蜂擁而至。接著，她又任用索元禮、周興、來俊臣等酷吏，對付有反抗意識的唐宗室貴戚數百人，還處死反對她的大臣幾百家。至於所殺的中下級官員，就多得無法統計了。
通過平亂，鏟除異己等一係列活動，武則天徹底掃清了登基的障礙。公元69O年，武則天把國號由唐改為周，正式登基當上了皇帝。她是我國曆史上唯一的有正式稱號的女皇帝。這時她已六十七歲了。她給自己取名為曌（即照）。不過，到這時，她參加決議政事已有三十多年了。
貞觀遺風
作為一個皇帝，武則天是很有成就的。她像唐太宗一樣，十分重視農業生產。早在公元674年，她就曾向高宗提出十二條施政建議，其中五條是：
一、獎勵農桑，減輕人民的勞役負擔；
二、建議高宗以道德教化天下，而少用武力鎮壓；
三、免除京城地區人民的勞役；
四、減少土木建築等耗費民力的事；
五、政府和地方的手工作坊，不得生產奢侈品。
公元684年，她再次下令獎勵農桑，並明確指出，所有的地方官吏，隻要能夠不斷擴大耕地麵積，使農民有餘糧的，就可以提升；相反，如果政治腐敗，農業生產搞不好，農民有逃荒討飯、流落外地的，就要受到免官或是降職的處分。另外，她還下令邊遠地區的軍隊施行屯田。在她的號召下，各地駐軍大量屯田，連年獲得豐收，所積的軍糧夠數十年食用。同時，她還大力興修水利工程，這些水利工程，促進了農業的豐收。公元686年，她為了進一步發展農業，還特地編了一本《兆人本業》用以指導農業生產。她的這些措施，大大推動了農業的發展，使廣大人民能豐衣足食。
在她當上皇後以後，還十分注重節儉。682年，高宗在一封詔書中說：“天後，是我的配偶，可是她卻經常穿著舊裙子，難道她不知道華麗的衣服好看嗎？當然不是。她這樣做，隻不過是讓天下臣民都崇尚節儉罷了。”
她為了鞏固自己的統治，便大力扶持新興的地主官僚分子，注意抬高他們的社會地位。高宗還在位時，她就曾重修《氏族誌》，並把它更名為《姓氏錄》，她把士族列為第一等，其餘一律以官職高低為標準，分成九等，官職達到五品的，可以提升為士族。這樣，士兵出身，因立軍功而官至五品的，也可以跟過去的世家大族並列在一個等級中間。《姓氏錄》完全打破了士族和庶族的界線，抬高了出身地位低的人。這表明她尊重人才。
為了廣納賢才，武則天注重破格用人，她同時還鼓勵各級官吏推薦人才，而且還允許他們自薦。她在洛陽鑄了四個銅匭，其中一個叫“延恩”。要求做官的人，可以把自己的詩賦文章投進去自薦。被薦或自薦的人，隻要有才能，便可以獲得提升或任用。相反，對於那些不稱職的官員，則毫不客氣地罷斥降免，甚至處死。她聽說王及善很有才幹，想讓他做滑州刺史，去防衛契丹的騷擾。但當她和王及善談話以後，發現王及善很有政治眼光，可以做更重要的事，她就立刻改變了主意，留他在朝廷中任內史。後來王及善向她提了許多建議，而且大都被她采納。狄仁傑也是一個普通官僚出身的科舉之士。高宗的時候，他曾做過大理丞，曾在一年內判理了積壓下來的一萬七千多項案件，而且斷得十分公正，武則天執政後，認為他很有才能，曾兩度讓他做宰相。在職期間，他向武則天提出了不少建議和批評，武則天大都采納。而且她晚年提拔起來的姚崇、宋璟等，到玄宗時都成了名相。初唐四傑中的駱賓王，在《為徐敬業討武曌檄文》中，對她進行了強烈的人身攻擊。但當她看到駱賓王的詩文後，卻盛讚駱賓王的才學，並說：“有這樣的人才，讓他疏落，這是宰相的過錯。”武則天還以修書為名，廣召文詞之士入宮中，讓他們參議朝政，處理各類奏章，以分宰相之權，被當時的人稱為“北門學士”。她在任期間，真正做到了知人善任。
武則天在加強封建國家的邊防，改善和邊境各族的關係方麵，也做了不少工作。高宗時，吐蕃貴族吞並吐穀渾，攻占安西四鎮。武則天一麵派王孝傑領兵前去收複安西四鎮，一麵恢複和親，使雙方關係緩和下來，再設置安西都護府於龜茲。為了進一步鞏固西北邊疆，公元7O2年，武則天在庭州設置了北庭都護府。
在武則天執政半個世紀中，由於隋末農民起義的作用及唐太宗“貞觀之治”奠定的基礎，也由於武則天沉重打擊了舊士族和大貴族大官僚集團，執行了一係列開明政策，所以周朝的社會經濟呈現出發展的趨勢，人口也由三百八十萬戶猛增到六百一十五萬戶。武則天上承“貞觀之治”，下啟“開元盛世”，史家稱她的統治有貞觀遺風。她在長達半個世紀的統治中，做到了郭沫若所說的“政啟開元，治宏貞觀”。
一方麵，她表現為一個有卓越才幹的封建政治家；另一方麵，她也表現了她自身的殘暴與貪婪。在她當權期間，她對唐宗室和一些異己勢力進行殘酷的鎮壓。她還任用來俊臣、周興、索元禮等曆史上聞名的酷吏。她為了一己利益，常常把毫無罪過的人羅織成罪。酷吏來俊臣和他的爪牙還寫了一本《羅織經》，講述他羅織的“心得體會”。他們使用的酷刑名目繁多，被捕的人看了刑具，就願承認罪名，以求免刑。武則天後期的名相狄仁傑、魏元忠都曾因謀反的罪名而下獄，險遭誅殺。名將百濟人黑齒常之、高麗人泉獻誠都與政局毫無幹涉，也被周興陷害而誅殺。這些人後來殺人越來越起勁，甚至要殺武氏親族權貴，因而成為眾矢之的，這才被武則天罷免。武則天便殺了他們以平息眾怒維護自己的利益。