武则天临朝称制，自专朝政。九月，武则天改元光宅（即“建都”之意），改东都为神都，表示以洛阳为首都；同时，改易旗帜官服职省等颜色名称，赐宫城名为太初宫（“太初”表示新的起点，标志着武则天时代的开始）同月，徐敬业徐敬猷兄弟联合唐之奇杜求仁等以扶支持庐陵王为号召，在扬州举兵反武，十多天内就聚合了十万部众。武则天当即以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。十一月，徐敬业兵败自杀。
垂拱二年（686年）三月，武则天下令制造铜匦（铜制的小箱子），置于洛阳宫城（紫微城）之前，随时接纳臣下表疏。同时，又大开告密之门，规定任何人均可告密。凡属告密之人，国家都要供给驿站车马和饮食。即使是农夫樵人，武则天都亲自接见。所告之事，如果符合旨意，就可破格升官。
如所告并非事实，亦不会问罪。同时，武则天又先后任用索元礼周兴来俊臣侯思止等一大批酷吏，掌管制狱，如果被告者一旦被投入此狱，酷吏们则使用各种酷刑审讯，能活着出狱的百无一二。
这样，随着告密之风的日益兴起，被酷吏严刑拷打致死的人日渐增多。于是在朝廷内外便形成了十分恐怖的政治气氛，以致大臣们每次上朝之前，都要和家人诀别，整天都惶惶不可终日。
为奖励告密，武则天对告密者破例授官。是年，武则天下诏杀南安王李颖等宗室十二人，又鞭杀故太子李贤的两个儿子，唐朝的宗室被杀戮殆尽，其中幼弱幸存的人也被流放至岭南。
武则天下令建造的明堂与天堂
武则天谋夺李唐的社稷，翦除唐朝宗室，引起了诸王的不安，他们想要起兵对抗。还未有共识的时候，博州刺史琅邪王李冲，在垂拱四年（688年）八月于博州（今山东聊城东北）举兵；豫州刺史越王李贞起兵豫州（今河南汝南），以呼应李冲。
武则天分遣丘神积魏崇裕讨伐。李冲起兵七日即败死。九月，李贞兵败自杀。武则天想尽除李氏诸王，使周兴等展开审讯，逼迫韩王李元嘉鲁王李灵夔黄国公李撰东莞郡公李融常乐公主等自杀，他们的亲信也被杀死。
同年，武则天命面首薛怀义率人建造的明堂落成。明堂既成，又命薛怀义铸大像，大像的小指也可以容纳数十人，于明堂北起五层高的天堂来收纳大像。建宫的花费达到以万亿计，政府财政为之枯竭。
武则天的侄子武承嗣命人凿白石为文曰“圣母临人，永昌帝业。”号称在洛水中发现，献给武则天，武则天大喜，命其石曰“宝图”。之后武则天加尊号为“圣母神皇”。
女皇岁月
载初元年（690年）九月，侍御史傅游艺率关中百姓九百余人来到神都，上表请武则天改国号为周，赐皇帝姓武，武则天未准许。百官及帝室宗戚远近百姓四夷酋长沙门道士共计六万余人，俱上表请愿，睿宗亦上表自请赐姓武氏。不久后，武则天方准所请，于九月九日亲临则天门，大赦天下，改唐为周，改元天授。乙酉日，上尊号曰圣神皇帝，“以皇帝（睿宗）为皇嗣，赐姓武氏”。丙戌，又在神都立武氏七庙。?
天授二年（691年）七月，法明等撰《大云经》四卷，说武则天是弥勒佛化身下凡，应作为天下主人，武则天下令颁行天下。命两京诸州各置大云寺一所，藏《大云经》，命僧人讲解，并将佛教的地位提高在道教之上。
长寿元年（692年）九月，武则天派王孝杰与阿史那忠率军出征西北。十月，王孝杰大破吐善，收复龟兹疏勒于阗碎叶安西四镇，设安西都护府于龟兹。在群臣一致反对的情况下，武则天毅然对安西四镇增兵三万。这一措施使安西四镇从此安定，直到唐玄宗时再无反复。长寿二年（693年）正月，武则天听信谗言，杀皇嗣李旦的妃子刘氏德妃窦氏，李旦几遭诬陷，险些受祸。同月又降封李旦之子皇孙李成器恒王李成义等为郡王。九月，武则天加号“金轮圣神皇帝”，制作金轮白象等“七宝”。旋即又为其曾祖父祖父及父亲加谥。
长寿三年（694年），武三思率四夷首领请以铜铁铸天枢，立于端门外，以歌颂武则天的功德。武则天亲题“大周万国颂德天枢”。天枢铸造历时八月而成，高一丈，用铜铁二百万斤。
证圣元年（695年）正月一日，武则天加号“慈氏越古金轮圣神皇帝”。正月十六日夜，武则天的面首薛怀义因失宠而纵火密烧天堂，延及明堂，至清晨，二堂俱毁。她下诏重建明堂，将天堂原址改作佛光寺。同月，武则天派王孝杰出征突厥。十月，突厥默啜可汗遣使请求投降，武则天大喜。于是，同年腊月，武则天从神都出发，登嵩山，封神岳，大赦天下，改元万岁登封。
万岁登封元年（696年）三月，武则天重新建造的明堂落成，号曰“通天宫”，改元万岁通天。五月，营州契丹中的松漠都督李尽忠归诚州刺史孙万荣举兵造反，攻陷营州，杀都督赵文翙。武则天派将军曹仁节张玄遇李多祚等率兵征讨。曹仁节等人由于误中契丹伏兵，军覆没。接着，武氏再派武攸宜王孝杰等率兵讨伐，均大败而归。
万岁通天二年（697年），四月，武则天铸成九鼎，从玄武门曳入紫微城，令宰相诸王率南北衙宿卫兵十余万人，连同宫中仪卫大牛白象共同拖曳；武则天又作《曳鼎歌》，以令其相互唱和。最终将九州鼎依照各自方位列于明堂廷内。同月，武则天又派武懿宗娄师德沙咤忠义率兵二十万，讨伐孙万荣等部。六月，孙万荣兵败被杀，余党降于突厥。
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