為了控製局勢，武則天還鼓勵密告者，信任酷吏，搞得人心惶惶，不可終日。垂拱二年（公元686年）正月，她下詔複政於唐睿宗。唐睿宗深知母後不是出於本意，堅決表示不同意，武則天也就順水推舟，依舊臨朝稱製。
688年，琅玡王李衝、越王李貞起兵討武則天，失敗被殺。至此，李氏宗室基本再無力反抗她的打壓。次年十一月，武則天開始使用周曆並改元載初，並開始使用自己創造的新名“曌”，看來她是準備革給唐朝的命了。
690年七月，僧人法明、懷義等十人獻呈《大雲經》，詐說武則天是彌勒佛下界，當做人間之主，為武則天稱帝製造輿論。九月三日，侍禦史傅遊藝投其所好，率關中百姓九百人上表，請改國號為周，賜皇帝姓武。武則天故作不許，但升傅遊藝為給事中。在這種變相的鼓勵下，百官及帝室宗戚、和尚各色人等六萬多人又請改唐為周。唐睿宗是個識時務者，見此情形，他自覺讓位，上表請求母後榮登大寶。
古代許多的後妃爭權，其目的不外是“母以子貴”，為兒子奪取太子、皇帝的位置，自己最多就是垂簾聽政。而武則天之所以在曆史上有很大的爭議，很大程度上就是因為她不斷地和兒子們爭權稱帝，“牝雞司晨”（雌雞打鳴），違反了儒家傳統理論，最出格的就是趕兩個已經登上皇帝位置的兒子下台。當人們都以為她已經登上了後位——這“母儀天下”登峰造極的崇高地位後應該感到滿足時，誰會料到她還會“將唐周革命進行到底 ”，以一個女人的身份自立為帝？然而絕不甘於平凡的她終於走出了驚世駭俗的一步。九月九日，水到渠成的武則天稱帝，改元天授。此時唐朝暫時滅亡。
九月十二日，六十六歲的武則天受尊號為聖神皇帝，以唐睿宗為皇嗣，不僅賜姓“武”，還改名為“輪”。十三日，立象征天子的武氏七廟於神都洛陽，封侄子武承嗣為魏王，武三思為梁王。十月，下令天下武氏悉免課役。
為了鞏固統治，武則天大力壓製甚至殺戮忠於李唐的大臣，嚴刑峻法，任用酷吏，鑄銅匭接受告密信。據《資治通鑒》稱：“太後自垂拱以來，任用酷吏，先誅唐宗室貴戚數百人，次及大臣數百家，其刺史、郎將以下，不可勝數。”高壓之下，天下一時噤若寒蟬。
但武則天同時也大開科舉，破格用人，獎勵農耕，發展經濟，後來大家也漸漸認識到了武則天執政很有一套，政局漸漸平穩。可以說，武則天稱帝的十五年，為後來的開元盛世打下了一定的基礎。
女皇武則天的煩惱
武則天可以和天戰鬥、和地戰鬥、與人戰鬥，可以破天荒地當女皇帝，還可以令洛陽百花一夜全部開放，然而，她無法改變自己的女人身份，無法鬥贏時間。
凡是皇帝都不可避免要考慮皇嗣問題，雖然她有原皇帝李旦為太子，可是問題依然複雜，因為摻雜了母家的武承嗣，而且武三思也不甘落後。她如果直接立李家後人，又何必自己辛辛苦苦建立“武周”？可交給武家的武承嗣、武三思，自己又非他們的直係親屬，何況自己還和他們的父親都有仇？
雖是一家人，因財產關係和家庭裏的地位因素，武則天與異母兄武元爽、武元慶的關係卻並不好。“一人得道，雞犬升天”，兩兄弟雖然免不了沾光升官發財，可並不買武則天的賬，認為是自己的努力。武元爽生了武家長孫武承嗣，武元慶生了武三思。
當初武則天的姐姐韓國夫人之女賀蘭氏受寵，武則天因嫉妒而在其食物中下毒，並設計讓武元爽受牽連而死。武則天心裏覺得有愧於武承嗣，就讓他繼承了武士彠的爵位。另外，出於鞏固統治的需要，武家的人就成為依靠的對象。武承嗣和武三思成為此時最活躍的人物，官位如同乘火箭迅速往上爬，一直到了宰相的地位。
武承嗣為武則天的稱帝立下了汗馬功勞，許多所謂的祥瑞都是他偽造的，如鑿了“聖母臨人，永昌帝業”八個字的洛水石等。中宗被廢後，武承嗣又大造輿論，說“武氏當有天下”，看似他這是在對武則天表忠心，其實這裏麵有他極深的心機——他想當皇太子，所以才極力向武則天建議“去唐家子孫，誅大臣不附者”。
早在天授二年（公元691年），武承嗣就開始覬覦太子位，為了扳倒太子李旦，實現自己的太子夢，武承嗣絞盡了腦汁，甚至極力討好武則天的男寵。對懷義和尚，武家兄弟“皆執僮仆之禮以事之”；對張易之、張昌宗二兄弟，他倆也是“爭為執轡”，其卑躬屈膝如此。
武則天心裏向著武家的人，所以幾度猶豫。武承嗣趁熱打鐵，暗地指使鳳閣舍人張嘉福唆使洛陽人王慶之等數百人上表請立武承嗣為太子。由於宰相岑長倩、格輔元的竭力反對未果，武承嗣就指使酷吏來俊臣誣陷岑、格等數十人謀反致殺。
武承嗣又再安排王慶之與武後見麵，當麵向太後講述他的“武姓太子”理論。王慶之說：“神不佑不同類的後代，人不祭不同族的祖先。現在是武家的天下，怎麼能立姓李的為嗣呢？”武則天覺得有理，就給了王慶之一個特別的宮廷通行證。從此，他就經常進宮在武則天耳邊為武承嗣吹風。
可是“物極必反”，王慶之不停地聒噪讓武則天不勝其煩，她就令鳳閣侍郎李昭德責問王慶之，原意是讓他閉嘴。孰料李昭德把王慶之帶到朝廷大臣麵前，說：“此賊欲廢我皇嗣，立武承嗣！”命手下杖殺了王慶之。
眼見武承嗣權勢熏天，長壽元年（公元692年）五月，李昭德又悄悄地勸諫說：“魏王的權太重。”武則天不以為然：“他是我親侄，所以委以腹心。”李昭德卻說：“兒子還有篡弑其父的，何況侄兒！武承嗣既是陛下之侄，為親王，又當了宰相，權力接近人主，臣恐陛下不得久安天位也！”從來緊握大權不放的武則天頓悟說：“朕未之思。”李昭德因此得罪了武承嗣，武承嗣也就對他不客氣，誣陷他有逆謀，後李昭德與酷吏來俊臣同日被誅。
盡管未得立太子，武承嗣依然受到無人可比的重用，到了長壽二年（公元693年）元旦，在萬象神宮裏舉行的隆重祭祀，武則天竟然以魏王武承嗣為亞獻，梁王武三思為終獻！按理這亞獻應該是由李旦來做的，可見此時李旦的位置已經是危在旦夕了。