唐高宗李治称天皇，武则天则称天后这一年十二月，武则天上向唐高宗提出治理国家的十二条建议，被唐高宗李治悉数采纳，并下诏颁布施行，这也标志着她已经掌握了国家的实权。武则天重视农业生产，规定各州县积极开展农耕生产，每家每户的粮仓里，都要有余下来的粮食，对为政苛刻，不顾百姓死活的地方官吏进行严惩，武则天执政期间，在宗教政策上尊崇佛教，佛教开始快速传播，并很快成为了当时社会的主流。

从封泰山回来以后，武则天又积极劝谏唐高宗李治继续封禅中岳嵩山，但因为李治患病，身体不能支撑而停止了，不久后，唐高宗李治命令太子由李显代理国政，宰相裴炎、刘齐贤、郭正一等人协助太子处理政务，李治从奉天宫回到东都洛阳，病情进一步加重，同年十二月在东都洛阳贞观殿驾崩。唐高宗李治在临终前的遗诏中交代，让太子李显在他的灵柩前即皇帝位，即位后军国大事有不能裁决的，由天后（武则天）决定，四天以后，李显即位，是为唐中宗，尊武则天为皇太后。显然李显临终前的意思是想让经验丰富的武则天辅助新上任的唐中宗李显，但武则天会这么想吗？

嗣圣元年（684年）二月，唐中宗李显打算任命和自己同甘共苦过的妻子，韦皇后的父亲韦玄贞为侍中，但遭到了大臣们的反对，唐中宗李显愤怒的对大臣们说道：“朕即使把天下都给韦玄贞，又有什么不可以？还在乎一个侍中吗？”说者无意，听者有心，手握天下大权的武则天听到后，直接将儿子唐中宗李显废为庐陵王，让他迁到了房州，转而立了她的第四个儿子，李显的弟弟豫王李旦为皇帝，也就是唐睿宗，武则天本人仍临朝称制，称天后，掌握国家大权。这年的九月，武则天改元光宅，改东都洛阳为神都，同时把旗帜的颜色都改成了金色，连官服的颜色、大臣们的官职名称也都一起改了。看到武则天作为一名女性，权势遮天、图谋不轨，前朝重臣李勣的孙子徐敬业等人以扶持辈废黜的庐陵王李显为号召，在扬州举兵反武，十多天内就聚合了十万人之众，武则天当即任命左玉钤大将军李孝逸为扬州道大总管，率兵三十万前往征讨平叛，很快，徐敬业兵败后自杀。

垂拱二年（686年），迫于当时的舆论压力，武则天决定将政权还给李旦，但李旦知道武则天并不是真心交出权力，便顺水推舟，主动推辞，武则天继续临朝称制。这年三月，武则天下令制造了很多用铜制称的匣子，类似于现在的检举箱，放在洛阳宫城前，共分为四种，其中延恩是让献文章、谋求官职的人投入，招谏是让评论朝政利弊的人投入，伸冤是让有冤屈需要申诉的人投入，通玄是让建议天象灾害及军机秘密的人投入，随时接纳天下人的表疏，这一决定在一段时间内广开言路，对稳定当时的朝政起到了重大作用。

武则天掌权以后，知道很多人对她存有二心，为了监视皇家宗室和大臣们，她规定任何人都可以向自己告密，但凡前来告密的人，臣子们不得私自审讯，都会给前来告密的人供给住宿、交通费和伙食，即使来告密的人是底层的农民，武则天都要亲自接见，如果所告的事符合她的旨意，告密的人就可以破格升官，如果不是事实，也不会被问罪。这样一来，前来告密的人像雨后春笋般涌现出来，在这中间，生性残忍的索元礼、周兴、来俊臣、侯思止等人通过告密被授予掌管制狱的官职，形成了“酷吏政治”，被告的人一旦入狱，酷吏们便开始用各种酷刑审讯，能活着出狱的寥寥无几。这样一来，随着告密的风气日益兴起，被酷吏严刑拷打致死的人越来越多，朝廷内的大臣们人人自危，相互提防，见面时都不敢多说话，到了后来，大臣们每次上朝前，都要和家人诀别，生怕自己会一去不回。

武则天夺取了李唐的江山，翦除了唐朝宗室，引起了李唐诸王的不安，他们纷纷想要起兵对抗，博州刺史、琅邪王李冲，在博州（今山东聊城东北）举兵，豫州刺史、越王李贞在豫州起兵（今河南汝南）呼应李冲，武则天分别派遣丘神勣、魏崇裕前去讨伐平叛，李冲起兵七天内就败死，李贞也兵败自杀，看着李氏诸王们一波又一波的举兵反叛，武则天想要把他们尽数杀掉，便让酷吏周兴等人审讯，逼迫韩王李元嘉、鲁王李灵夔（kuí）、黄国公李撰、东莞郡公李融及常乐公主等李氏诸王们自杀，他们的亲信和家人们也全都被杀死。