武则天一当上皇后就参决朝政，立即对占据中央要职的元老贵族的代表人物进行彻底的清洗。首先把宰相褚遂良、耒济、侍中韩瑗等贬了官，不久又逼迫长孙无忌自杀，罢黜二十多位反对她的官员，并开始擢用许敬宗等人。660年，高宗因病，委托武则天“决百司奏事”，自此武则天实际上掌握了大唐政权。武则天权力一天天的加强，唐高宗也感到不快，他曾于664年与贵族大臣上官仪一起密谋，决定废黜她。但武则天迅速采取了对策，处死了上官仪。从此，高宗每次临朝理政，武则天垂帘于后，参决政事。朝廷内外，称高宗、武后为“二圣”。
高宗的病越来越重，为确保李氏皇统，想传位给太子李弘，武则天竟用药酒毒死了李弘。同年，高宗立次子李贤为皇太子，并令李贤监国，武则天为了保持已到手的皇位，又废李贤为平民。高宗被迫又立第三子李显为太子。683年，高宗病死，太子继位，是为中宗。但好景又不长，只过了55天，又被武后废为庐陵王，幽禁于深宫。684年，武后立第四子李旦为帝，是为睿宗。
中宗被废，使统治集团内部的矛盾进一步激化。684年，被武则天贬黜的徐敬业等人以中宗被废为借口，从扬州起兵，旬日间聚众达十余万人。著名文人骆宾王配合徐敬业写了言辞激烈的讨武氏《代李敬业传檄天下文》的檄文。檄文中大骂武则天“性非和顺，地实寒微，秽乱春宫，狐媚惑主，虺蝎为心，豺狼成性”。大臣们看后个个变颜失色，以为她必定震怒，诛灭骆宾王的九族。武则天看后问是谁写的檄文，大臣们面面相觑。不料武则天接着说：“这人有这样好的文采，竟得不到重用，让他长时间流落在外，这实在是宰相的过错。”后来骆宾王在徐敬业兵败后失踪，虽然无法重用了，但他的家族并未曾受到株连，足见武则天想起用他也是真心的。