当时，琅琊王李冲、越王李贞起兵反对武则天，结果都兵败身死。韩王李元嘉、鲁王李灵夔、霍王李元轨、纪王李慎、江都王李绪、黄国公李撰、东莞郡公李融、常乐公主等，或被逼自杀，或斩首市曹，或死于流放途中。李唐宗室几乎被杀戮殆尽。
天授元年（690年），侍御史傅游艺率关中百姓九百人上表朝廷，请武则天称帝。百官、宗室、外戚、四夷酋长，乃至僧尼、道士，纷纷劝进。李旦迫于形势，也上表请母后称帝，并求赐武姓。是年九月，武则天正式称帝，尊号圣神皇帝，改国号为周，史称武周。李旦被降为皇嗣，复名李轮，赐姓武氏，迁居东宫，一切礼仪皆比照皇太子规格 。太子李成器则降称皇孙。
天授二年（691年），魏王武承嗣的亲信张嘉福唆使洛阳百姓王庆之，纠集数百民众，诣阙上表，以"神不歆非类，民不祀非族"为由，请武则天废黜李旦的皇嗣身份，改立武承嗣为皇太子。
宰相岑长倩、格辅元反对变易皇嗣，被武承嗣诬以谋反，下狱被杀。凤阁侍郎李昭德不但杖毙王庆之，还借机劝谏武则天，保住了李旦的皇嗣之位。
长寿二年（693年），武则天的宠婢韦团儿因引诱李旦被拒，怀恨报复，诬告皇嗣妃刘氏、德妃窦氏用巫蛊之术诅咒武则天。武则天将刘妃、窦妃秘密处死，埋在宫中。
