武则天登上皇后宝座后，机智精明，“通文史，多权谋”的长处，得到长足的发挥和发展，使高宗对她宠爱之余，另眼相看。她亦利用皇后的身份，皇上对己的宠爱，积极参与朝政，“百司奏事，时时令后决之”。从永徽六年（655年）到显庆四年（659年）的五年时间里，她设法清除政敌，贬尚书右仆射诸遂良，使其郁闷而死；黜同中书门下长孙无忌，逼其自缢；罢免朝中诸遂良、长孙元忌的支持者，巩固和扩大了自己的影响和权力，扫除了她参政道路上的障碍。
显庆五年（660年），高宗李治因患凤眩，目不能视，遂下诏委托武后协理政事。自此，武则天从参政步人执政，“黜陟生杀，决于其口，天子拱手而已”，人虽在幕后，却遥控了朝廷实权。后来，高宗后悔，图谋收回大权，并密令中书侍郎上官仪草诏废后。岂知机事不密，“谋泄不果”，武后手辣心狠，先下手为强，立将上官仪处死。高宗之举，功亏一篑，反使武后更为警觉。
由于武后处理政务有章有法，不似高宗久诿不决，甚为群臣敬服。高宗虽厌其独行独断，许多国家大事又不能不倚重她。这样，就使武后逐渐从幕后走向前台，竟与高宗同临紫金殿，一起接受群臣朝拜。上元元年（674年），高宗号天皇，皇后号天后，天下人谓之“二圣”。自此，高宗形同虚设，“唐代”权柄，尽在武后掌握之中。
从上元元年（674年），武则天以“天后”之尊开始执政，至天授元年（690年）正式称帝的16年中，武氏为当皇帝做了大量的长时间的准备，采取了多种有力有效的措施。首先，在王位的继承上，高宗本想禅位于长子李弘。武后则不念母子之情，将李弘毒死，立次子李贤为太子。李贤被高宗委以临国之任后，处理政务颇为精干，武后则废李贤为庶人，立三子李显为太子。弘道天年（683年），高宗卒，中宗李显刚刚继位，武后则以皇太后名义临朝称制。一年后便废掉中宗，改封庐陵王，立四子李旦为帝，是睿宗。李显、李旦都是昏庸无能之辈，在皇帝位上也是傀儡，处处受制于武后。
其次，是修改《贞观氏族志》为《姓氏录》，从传统上、舆论上打击和削弱一贯反对自己的士族官僚集团，扶植和依靠新兴的庶族地主阶级。这样使士族官僚不再有入仕做官的优越条件，也不能因出身高贵而为所欲为。而对庶族出身的官员，也不再因门第贫贱而受耻受辱于人。修成的《姓氏录》再也看不到士族贵族的特权，原来连《氏族志》都不能列入的武氏，在《姓氏录》中，却定为姓氏的第一等。
再次，是变更官名，改东都洛阳为神都，为自己登位称帝，建立新秩序，迈出重要的一步。武则天首先将东都洛阳改为神都，准备将来做都城用。她还把唐朝文武百官的名称进行了变动：尚书省改成文昌台，左右仆射改为左、右丞相，门下省改为鸾台，侍中改为纳言，中书省改为凤阁，这明显地是体现了女性特征，所以原来的宰相名称“同中书门下平章事”也改成了“同凤阁鸾台三品”。尚书省下属的六部也改了名称：吏部改成天官，户部成了地官，礼部是春官，兵部是夏官，刑部是秋官，工部是冬官。御史台分成了左肃政和右肃政两台，由左台负责监察朝廷，右台负责纠察地方郡县。武后的这些新政措施，很快遭到皇族李氏和许多士族官僚的反对。柳州刺史，唐初元勋徐世戢之后徐敬业，召十数万兵马率先于扬州发难，名著一时的《讨武曌檄》，遍撒域中。宗室琅玡王李冲在博州，越王李贞在豫州也相继反武，举兵讨伐。则天武后对此毫不手软，坚决镇压，在她的直接指挥下，这些叛乱很快平息，徐敬业、李冲、李贞等主要发难者，或死于战场，或被捕杀，无一幸免。
公元690年，武则天认为亲临帝位的条件成熟，先借佛僧法明之口，广造舆论：“武后为弥勒佛转生，当代唐为天子。”接着又一手导演了以唐睿宗为首的六万臣民上表劝进，请改国号的壮举。至此，水到渠成，武后在“上尊天示”、“顺从众议”的“万岁”声中，公元690年的重阳节，即九月九日，年近古稀的武则天改元天授，正式建立了大周王朝，自称“圣神皇帝”。同时，将睿宗李旦降为皇嗣，皇太子李成器也降为皇太孙。武则天尊周文王姬发为始祖文皇帝，尊父亲为孝明高皇帝，侄子武承嗣等人也有封赏。
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