唐高宗李治即位後，有一天到感業寺拜佛，與武則天再次相見。武則天一面跪接，一面禁不住哭泣起來。高宗很感動，就想找機會把她接入宮中。高宗的皇后王氏性情高傲，對上不肯奉承皇帝，對下人也不知體貼，再加上沒有生育皇子，已被冷落多年。高宗的淑妃蕭氏生有一子，封雍王，深受皇帝寵愛。當時后妃之間的爭鬥越演越激烈。王皇后知道高宗思念武氏，就想利用武則天來打擊蕭淑妃。她派人讓武則天留起頭髮，後來又把武則天接進宮中。高宗見了正合心意，就將武則天封為昭儀，越來越寵愛她。
武則天從小就聰明，有智謀。當年她被徵召入宮時，母親為她送別，哭得很傷心。武則天卻神色自若地說：「我去見皇帝怎知不是福分呢，何必像小兒女那樣悲傷。」她母親倒不好意思再哭了。武則天還有很好的文史知識修養，愛好文學、書法。她出眾的才華，使得只知道為爭寵而爭鬥的皇后、淑妃，在她面前相形見絀。高宗便產生了廢黜王皇后，改立武則天的心思。
圍繞皇后的廢立問題，在宮中展開了一場驚心動魄的鬥爭。太尉長孫無忌、宰相褚遂良等元老們認為，武昭儀出身低微，又曾服侍過先帝太宗，現立為皇后，不成體統，將會以惡名留世。支持武則天的朝臣李義府、許敬宗等人，想借此機會邀功，則積極支持武則天為皇后，他們說什麼：「田舍翁多收了十幾石麥子，還想換個婆娘，何況天子呢？」在這關鍵時刻，起重大作用的還是擁有軍事實力的開國元勳李責力，他明知更換皇后是高宗的主意，卻推說這是皇帝家中事，不必徵求臣下的意見。他助了武則天一臂之力。由於李的支持，高宗終於不顧貴族的反對而決定廢立。武則天32歲那年，終於以皇后的顯貴身份進入最高統治集團。
武則天一當上皇后就參決朝政，立即對佔據中央要職的元老貴族的代表人物進行徹底的清洗。首先把宰相褚遂良、耒濟、侍中韓瑗等貶了官，不久又逼迫長孫無忌自殺，罷黜20多位反對她的官員，並開始擢用許敬宗等人。660年，高宗因病，委託武則天「決百司奏事」，自此武則天實際上掌握了大唐政權。武則天權力一天天的加強，唐高宗也感到不快，他曾於664年與貴族大臣上官儀一起密謀，決定廢除她。但武則天迅速採取了對策，處死了上官儀。從此，高宗每次臨朝理政，武則天垂簾於後，參決政事。朝廷內外，稱高宗、武後為「二聖」。
高宗的病越來越重，為確保李氏皇統，想傳位給太子李弘，武則天竟用藥酒毒死了李弘。同年，高宗立次子李賢為皇太子，並令李賢監國，武則天為了保持已到手的皇位，又廢李賢為平民。高宗被迫又立第三子李顯為太子。683年，高宗病死，太子繼位，是為中宗。但好景又不長，只過了55天，又被武後廢為廬陵王，幽禁於深宮。684年，武後立第四子李旦為帝，是為睿宗。
中宗被廢，使統治集團內部的矛盾進一步激化。684年，被武則天貶黜的徐敬業等人以中宗被廢為借口，從揚州起兵，旬日間聚眾達10餘萬人。著名文人駱賓王配合徐敬業寫了言詞激烈的討武氏檄文《代李敬業傳檄天下文》的檄文。檄文中大罵武則天「性非和順，地實寒微，穢亂春宮，狐媚惑主，虺蠍為心，豺狼成性」。大臣們看後個個變顏失色，以為她必定震怒，誅滅駱賓王的九族。武則天看後問是誰寫的檄文？大臣們面面相覷。不料武則天接著說，這人有這樣好的文采，竟得不到重用，讓他長時間流落在外，這實在是宰相的過錯。「後來駱賓王在徐敬業兵敗後失蹤，雖然無法重用了，但他的家族並未曾受到誅連，足見武則天想起用他也是真心的」。
在中央政權內部，宰相裴炎乘機要挾武則天讓位中宗，說：「若太后返政，則不討自平矣。」在這場決定成敗的大搏鬥中，60歲的武則天當即派李孝逸為揚州道大總管，率30萬大軍前往討伐。前後不到50天，迅速討平了徐敬業的10萬大軍，並處死了裴炎等人。
4年後，唐宗室越王李貞、琅王牙王李沖父子又以「匡復」為名，分別起兵，企圖聯合四方宗室諸王「共趣神都」洛陽，奪取政權。但不到20天這次叛亂也被擊敗。圍繞皇位問題，武後在同自己的丈夫、兒子的角逐中，再次取得了勝利。690年，67歲的武則天登位稱帝，建立了武周政權，自己立號為聖神皇帝。從655年武則天當皇后參決政事起，直到705年退位止，前後參與和掌握最高權力達半個世紀之久。
公元700年，武則天選了一些年少而又身強力壯的小伙子養在宮內。補闕朱敬則當面批評說：「陛下內寵薜懷義、張易之、張昌宗，已經足夠了。近來聽說左監門衛長史侯祥，明目張膽地到處散佈他的陽物壯偉，要求當面首。弄得滿城風雨。這是我的職責，不敢不告訴陛下。」武則天對於這樣毫不顧及自己尊嚴的批評，不但沒有發怒，反而獎賞了朱敬則，還說：「不是你直說，我還不知道這事。」其氣量之大，亙古未見。
還有一例，有一個女孩子上官婉兒，祖父和父親都因為反對武則天稱帝而被武則天殺死，上官婉兒也被黥面罰做宮裡的奴婢。一次偶然的機會，武則天發現上官婉兒寫得一首七言詩，文辭優美，情真意切，便十分欣賞。雖然詩裡透著對武則天的憤恨，但武則天還是決定把上官婉兒收到身邊。有人勸武則天，上官婉兒和她有兩代殺親之仇，放在身邊太危險了，不如除掉。但武則天不僅沒有殺掉上官婉兒，反而甚為信任重用，甚至起草詔書和批閱奏章都交給上官婉兒辦理，實際上成了貼身秘書。
武則天重用人才，更為史家肯定。史家評論說：武則天「政由已出，明察善斷，當時英賢競為之用」。一大批有才能且正直的人被提拔重用，如：郝處俊、杜景儉、徐有功、魏玄同、魏元忠、姚崇、裴行儉、婁師德、王孝傑、狄仁傑、王及善、朱敬則、張柬之等等。尤其是對狄仁傑的信任上，更看出武則天的胸懷。狄仁傑好面折廷爭，常常違背武則天的旨意。武則天也曾動過怒，甚至貶了狄仁傑的官。但後來不僅起用了，而且更加重用。大臣來俊臣和武則天的侄子武承嗣聯合誣陷狄仁傑謀反，甚至偽造了狄仁傑的請死表，請求殺掉他。但武則天不相信狄仁傑謀反，親自召見狄仁傑澄清真相。武則天還將親繡「敷政術，守清勤，升顯位，勵相臣」十二字的袍宇賜給狄仁傑。皇帝親手為大臣的袍上繡字，恐怕也只有武則天這樣的女皇帝才做得到。狄仁傑死後，武則天為失去棟樑之材放聲大哭，悲傷萬分，這恐怕又只能是她這樣的女皇帝才做得到。
武則天是一個充滿野心的人，致使她在一生的奮鬥中付出了代價，做出了常人不可理解和痛憤的行為。但這也是她為人的果斷個性，從古至今，都是男人稱帝，只有武則天，這個女人也在皇位上控制過萬馬河山，除了她有過人的膽識與智慧之外，支撐她的就是這種機智、果斷、沒有絲毫猶豫的個性與做事風格，她在位期間，維護了國家的統一，疆域的遼闊，國家的強盛，如果不計較她個人的一些行為，她的執政成績是十分卓越的。然而她的殘暴也不能不被人指責，曾經為了自己的帝位，殺了很多無辜官吏，成了一名讓人望而生畏的暴君。但一個女人，想要當上皇帝，除了這種做法，她還能怎樣呢？一提起武則天，馬上就能想到「凶狠」、「無情」、「殺人不眨眼」等一些不好的詞語，說起評價，也只能謾罵與不解，武則天到底是怎樣的一個人呢？
對武則天這一唐初政治舞台上的風雲人物，褒貶並至，毀譽不一。毛澤東認為：「武則天不僅不簡單，簡直是了不起。封建社會，女人沒有地位，女人當皇帝，人們連想也不敢想。」毛澤東還談武則天立碑的事：武則天有自知之明，她不讓在她的墓碑上刻字。有人分析其本意是功德無量，書不勝書。其實，那是武則天認識到，一個人的功過是非，不應自吹自擂，還是由後人去評論。至今中國有兩塊著名的無字碑，一塊是漢武帝在泰山立的，他到泰山封禪，登上山頂，認為泰山太偉大了，置於齊魯平原中，是「蔑矣！盡矣！無以加矣！」無法形容的，於是立一塊無字碑。另一塊就是武則天在自己的陵前立的，是一塊完整的高達七米的大石頭，關於她立這碑的目的她自己沒有說明，後人猜測，一者認為是她覺得自己功勞太大，難以表達；一種認為是她知道自已死後一定會引起沸沸揚揚的議論，她任由你們評說。毛澤東表達了他對武則天基本肯定的態度，他欣賞武則天是個有作為、敢作敢為的女皇帝，他讚揚武則天的智慧和自知之明。
武則天也是一位女詩人，作為女皇的武則天，是一個鐵腕人物，給人留下女中鬚眉的印象，然作為女人，也有情意纏綿，柔情若水的一面，於此詩可見。《全唐詩》等錄有其詩58首，多為廟堂祭奠之作，然也間有記游抒情詩篇，其《如意娘》詩云：
看朱成碧思紛紛，憔悴支離為憶君。
不信比來常下淚，開箱驗取石榴裙。
武則天還有《臘日宣詔幸上苑》詩云：
明朝游上苑，火急報春知。
花須連夜發，莫待曉風吹。
這首詩後來流傳為一個故事，說武則天於某年冬游上苑，令花神催開百花，花神奉旨，百花齊放，唯牡丹傲骨，獨不奉詔。武後大怒，貶之洛陽，「故今言牡丹者，以西洛為冠首。」此詩寫於691年，是武則天建立「武周」的第二年，《全唐詩》於此詩題解云：「天授二年，臘，卿相欲詐稱花發，請幸上苑，有所謀也，許之。尋疑有異圖，乃遣使宣詔云云。於是，凌晨名花布苑。群臣鹹服其異。後托術以移唐祚。此皆妖妄，不足信也。」此說較為可信，所謂今花神催開百花，乃出於政治宣傳的需要，實先有所佈置。
因而那種認為武則天重用酷吏、外戚、男寵，政治上一片黑暗的觀點，是值得商榷。但在她統治時期進一步發展了科學制，創立了殿試和武舉。並下令九品以上民吏及百年自舉。武則天通過科舉、自舉和別人推薦，選拔了一批傑出的人才，成為武周政權的中流砥柱，如狄仁傑、姚崇、宋璟，後來成為開元時期的賢相。唐中期的宰相陸讚揚武則天善於用人，賞罰分明。北宋史學家司馬光亦認為，武則天「政由己出，明察善斷」。重視農業生產。認為「建國之本，必在於農」，「家足人足，則國自安」。命人撰成農書《兆人本業記》，頒行天下。她繼續推行均田制。在邊遠地區實行軍事性屯田、營田，成效顯著。重視和提倡興修水利，在獨掌政權的二十一年裡，地方水利工程有19項。還以境內農田好壞作為獎懲地主官吏的標準。武則天的這些措施，促進了農業生產的發展。其一，國家倉庫裡儲滿了糧食；其二，地方儲糧亦很豐富；其三，戶口顯著增加。
武則天時代的手工業也在發展。主要表現在採礦業、鑄造業和紡織業上。農業、手工業的發展，又促進了商業的繁榮。主要表現在「市」的增加或城市貿易的發達。武周時期的交業事業，亦相應發達。