第二年（660年），唐高宗李治得了风疾，不能处理国家大事，武则天开始干涉朝政，664年，武则天和李治首次同时听政，674年武则天加封天后，675年李治病情加重，朝政大事皆决于武氏。683年，李治驾崩，武则天总揽朝政。从684年到690年，武则天先后废立唐中宗李显和唐睿宗李旦两个皇帝。
公元690年，武则天宣布改唐为周，自立为帝，定洛阳为都，称"神都"，建立武周王朝。因为女人称帝在古代影响太过恶劣，所以在15年皇帝生涯中武则天重用酷吏，打击反对派，但同时武则天时代又轻徭薄赋，延续唐太宗以来的休养生息政策，国力不断加强，后人称她的统治有"贞观遗风"。
公元705年，宰相张易之趁武则天病重之际发动政变，逼迫武则天还政李唐，武则天被迫禅让帝位与太子李显，随后徙居上阳宫（洛阳禁苑之东）。李显上武则天尊号为"则天大圣皇帝"，武周一朝结束。二月，唐朝复辟。当年十一月二十六日（705年12月16日），武则天病逝，享年82岁。后来唐朝虽然不承认武则天是皇帝，但有无法规避武则天15年皇帝生涯，因此可以说武周是一个既被承认，又不被承认的朝代。
