武士彟从事木材买卖，家境殷实。隋炀帝大业末年，李渊（唐高祖）在河东时，多次在武家留住，因而结识。李渊在太原起兵反隋以后，武家曾资助过钱粮衣物。唐朝建立以后，武士彟以“元从功臣”身份官至工部尚书、荆州都督，封应国公。白寿彝因此在《中国通史》中认为“按照武士彠的官阶爵位来说，应该是属于新升的高级士族了。所以武则天已不是出自庶族地主官僚家庭，而是出自由庶族地主官僚上升的士族官僚家庭”
武士彟在贞观九年（635年）逝世后，武则天才十二岁。她的堂兄武惟良、武怀运及武元爽等落井下石，对其母亲杨氏失礼。不久，武则天随母亲从荆州搬回长安居住。
贞观十一年（637年）十一月，唐太宗来到洛阳宫（紫微城）后，听说十四岁的武则天的仪容举止美丽，遂召她入宫，封为五品才人，赐号“武媚”，后世讹称武媚娘。武则天入宫前，向寡居的母亲杨氏告别时说：“侍奉的圣明天子，岂知非福？为何还要哭哭啼啼、作儿女之态呢？”对于李世民在位时期武则天在宫中的生活，史书并没有详细的描述，仅见武则天在晚年时回忆自己为李世民驯马一事。李世民有马名叫狮子骢，肥壮任性，没有人能驯服它。武则天当时侍奉在侧，对李世民说：”我能制服它，但需要有三件东西：一是铁鞭，二是铁棍，三是匕首。用铁鞭抽打它，不服，则用铁棍敲击它的脑袋，又不服，则用匕首割断它的喉管。“李世民听后，颇为夸赞武则天的志气。但武则天并未得到李世民的宠爱，做了十二年的才人，地位始终没有得到提高。但在李世民病重期间，武则天和太子李治开始建立了感情。贞观二十三年（649年），李世民驾崩，武则天依例与部分没有子女的嫔妃们一起入长安感业寺为尼，但她与新即位的唐高宗李治一直藕断丝连。
永徽元年（650年）五月，李治在为祭奠李世民周年忌日而入感业寺进香时，又与武则天相遇。两人相认，并互诉离别后的思念之情。因无子而失宠的王皇后看在眼里，便主动向李治请求将武则天纳入宫中，企图以此打击她的情敌萧淑妃。李治早有此意，当即应允。永徽二年（651年）五月，李治的孝服期已满，武则天便再度入宫。入宫前，武则天已怀孕，入宫后便生下儿子李弘。武则天回宫后，迅速打败萧淑妃，获得李治的宠爱。至次年（652年）五月，武则天便被拜为二品昭仪。当时王皇后、萧淑妃经常与其争宠，互相诋毁，但李治都不听。
武则天工于心计，心狠手辣，兼涉文史。永徽五年（654年），武则天产下长女安定思公主，据《新唐书》和《资治通鉴》记载，在安定思公主出生后一月之际，王皇后来看望，怜爱并逗弄公主玩，王皇后走出去后，公主的暴卒。武则天趁没人，又盖上被子掩饰。正好李治来到，武则天假装欢笑，打开被子一同看孩子，发现女儿已经死了，武则天啼哭。问身边的人是怎么回事，身边的人都说：“皇后刚刚来过这里。”李治勃然大怒，说道：“皇后杀了我的女儿！”武则天于是哭泣着数落王皇后的罪过。王皇后无法解释清楚，李治从此有了”废王立武“的打算。
永徽六年（655年）六月，在后宫有谣言说王皇后与其母柳氏行厌胜之术，李治得知后大怒，将柳氏赶出皇宫，而且还想把武则天由昭仪晋封为一品宸妃，由于受到宰相韩瑗和来济的反对，最后才不能成事。当时朝廷以长孙无忌、褚遂良为首的元老大臣势力强大，李治的权力受到很大限制。以长孙无忌为首的很多大臣反对唐高宗废王立武，武则天前进的道路也因此充满艰辛。李治企图借“废王立武”重振皇权，打击元老大臣势力。于是，武则天开始成为李治政治上的“战友”。
不久，中书舍人李义府首个支持”废王立武“，得到李治和武则天的重赏，很多中层官员看到支持“废王立武”有利可图，便转而支持立武则天为后。许敬宗、崔义玄、袁公瑜等大臣纷纷请求李治立武则天为后，李治看到有不少人支持，废立之意再次萌生。功臣元老中的李勣说了一句“此陛下家事，何必问外人”，彻底打动了李治的心，使李治和武则天在废立皇后的问题上的不利局面一下扭转过来了。同年十月十三日，李治终于颁下诏书：以“阴谋下毒”的罪名，将王皇后和萧淑妃废为庶人，并加囚禁；她们的父母、兄弟等也被削爵免官，流放岭南。七天以后，李治再次下诏，将武则天立为皇后；与此同时，又将反对最力的宰相褚遂良贬为外州都督。
显庆四年（659年）四月，武则天与唐高宗达成共识：将长孙无忌、于志宁、韩瑗、来济等人削职免官，贬出京师。至此，李治基本实现了君主集权。“废王立武”事件沉重打击了关陇贵族，自魏晋南北朝以来皇权不振的情况被改变，对中国历史产生了非常大的影响。显庆五年（660年）十月，李治风疾发作，头晕目眩，不能处理国家大事，于是让武则天处理朝政。然而也让武则天和李治出现了裂痕，也导致了武则天差一点被废。
龙朔元年（661年）正月，武则天请禁止天下妇女为俳优之戏（指演滑稽戏的艺人），李治采纳并下诏。四月，李治欲亲征高句丽，在武则天及群臣劝谏下才作罢。麟德元年（664年），李治让宰相上官仪起草了废掉武则天的诏书。墨迹未干时，武则天及时发现，软硬兼施，废后之事只好以失败告终。于是，武则天向李治建议让她一起上朝，临朝听政。二人合称“二圣”。此后，武则天的政治经验和影响力进一步增长。
由于李治在位时期国力昌盛，武则天积极窜掇李治封禅泰山。在祭祀昊天上帝时先皇配享，祭祀皇地祇时太后配享。封禅的时候先由皇帝初献，公卿当亚献。但封禅毕竟没有皇后的事，于是她又说，封禅为祭地之仪，由太后配享，彰显后土之德。让公卿当亚献非常不妥，因为男女有别。不能让外臣来祭祀。所以要让她自己充当亚献，好孝敬孝敬自己的婆婆，李治果然答应。于是，麟德二年（665年）十月，唐高宗率文武百官、扈从仪仗，武后率内外命妇，从东都紫微城出发，前往泰山封禅。车乘连绵数百里，随行的还有突厥、于阗、波斯、天竺国、倭国、新罗、百济、高句丽等国的使节和酋长。乾封二年（667年），李治因久病不愈，命太子李弘监国。咸亨三年（672年）四月，武则天以两万贯脂粉钱，命人根据自己的形象在洛阳龙门石窟雕刻卢舍那大佛。此工程历时三年九个月完成。
上元元年（674年）八月，李治称天皇，武则天称天后，名为避先帝、先后之称，实欲自尊。十二月，武则天上建言十二事：
一：劝农桑，薄赋徭。
二：给复三辅地（免除长安及其附近地区之徭役）。
三：息兵，以道德化天下。
四：南、北中尚（**手工工场）禁浮巧。
五：省功费力役。
六：广言路。
七：杜谗口。
八：王公以降（下）皆习《老子》。
九：父在为母服齐衰（丧服）三年（此前为一年）。
十：上元《年号）前勋官已给告身（委任状）者，无追核。
十一：京官八品以上，益禀入（增薪）。
十二：百官任事久，材高位下者，得进阶（提级）申滞。
李治都同意，下诏颁布施行。武则天能够重视农业生产，规定各州县境内，“田畴垦辟，家有余粮”者予以升奖；“为政苛滥，户口流移”者必加惩罚。所编《兆人本业》农书，颁行天下，影响很大。而武则天执政期间，其宗教政策为以佛教在道教之上。
上元二年（675年），李治患的风眩症更厉害了，便与大臣们商议，准备让武则天摄政。宰相郝处俊谏道：“陛下奈何将高祖、太宗的天下，不传给子孙而委任给天后啊！”李治因而暂时停议。武则天得知后，就召集了大批文人学士，大量修书，先后撰成《玄览》、《古今内范》、《青宫纪要》、《少阳正范》、《维城典训》、《紫枢要录》、《凤楼新诫》、《孝子传》、《列女传》、《内范要略》、《乐书要录》、《百僚新诫》、《兆人本业》、《臣轨》等书。且密令这批学者参决朝廷奏议，以分割宰相的权力，被当时的人称作“北门学士”。同年，太子李弘病逝，李治改立自己与武则天的二子李贤为太子。调露二年（680年），李贤因谋逆罪被废为庶人，流放巴州。因此，李治又立武则天第三子李显为太子。永淳二年（683年），李治驾到奉天宫，当时武则天从封泰山以后，劝李治封禅中岳。李治因患病而终止。不久，李治命李显代理国政，宰相裴炎、刘齐贤、郭正一等人协助理政。李治从奉天宫回东都，病得很厉害，宰相以下大臣都不能晋见。同年十二月，李治驾崩于紫微宫贞观殿，临终遗诏：太子李显于柩前即位，军国大事有不能裁决者，由天后（武则天）决定。四天以后，李显即位，是为唐中宗，尊武则天为皇太后。
嗣圣元年（684年）二月，李显打算任命韦皇后之父韦玄贞为侍中，裴炎力谏，李显生气地说：”朕即使把天下都给韦玄贞，又有何不可？还在乎一个侍中吗？”武则天以此为借口将李显废黜为庐陵王，并迁于房州，转而立第四子、豫王李旦为帝，是为唐睿宗。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。武则天分遣丘神勣、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，**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”。
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，全军覆没。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。同年，酷吏来俊臣欲罗告武氏诸王及太平公主，又欲诬李旦、李显与南北衙共同谋反，拟一网打尽。武氏诸王与太平公主都十分害怕，共同揭发其罪行，下狱处以极刑。仇家争食其肉，不一会就食尽。来俊臣凶狡贪暴网罗无辜，织成反状，杀人不可胜计，“赃贿如山，冤魂塞路”。武则天亦知天下愤怨，下令历数其罪状，并没收其家财。
圣历元年（698年），武承嗣、武三思谋求为太子，几次使人对武则天说：“自古天子没有以异姓当做继承人的。”武则天犹豫未决，宰相狄仁杰对武后说：“姑侄之于母子，哪个比较亲近（武承嗣、武三思为武则天之侄，李显、李旦则为武则天之子）？，陛下立儿子，那么千秋万岁后，会在太庙中作为祖先祭拜；立侄子，那么从未听说侄子当了天子，把姑姑供奉在太庙。”又劝武则天召还李显。自此后，武则天无意立武承嗣、武三思为太子，并将李显秘密接回洛阳 。控鹤监内供奉吉顼、张易之、张昌宗都曾请求武则天立李显为储君 ，皇嗣李旦亦请求逊位于李显。在来自各方面拥护李唐的压力下，武则天进一步认识到人心所向的是李唐宗室，如果再一意孤行，就会有丧失人心的危险。而在后来一次征兵中，“初募兵，无有应者，闻太子（李显）行，北郊山头皆兵满，无容人处。” 此事更加说明李唐才是众望所归。在经过多方权衡之后，武则天最终决定立李显为皇太子。
武则天解决了继承人的问题后，志得意满，加上年龄增长，开始耽于享乐，大修宫殿、佛寺，又修建歌功颂德的“天枢”。武则天的面首张易之、张昌宗兄弟年少美姿容，常傅朱粉、穿着华丽的衣服。武承嗣、武三思等都争着追捧他们，甚至为他们执鞭牵马。当时，武则天已经进入真正意义上的暮年，老病缠身的她长时间不能上朝，对朝政的控制力下降，她将二张兄弟当做耳目。二张逐渐插手朝政，陷害宰相魏元忠，不仅跟大臣结怨，也使得武则天回归李唐、传位太子的形势发生逆转，引起了政局的复杂化，武则天母子、君臣关系也因此空前紧张起来。据史料记载，武则天的孙女永泰公主因与丈夫武延基和邵王李重润一起议论二张，被构陷处死。神龙元年（705年）正月，武则天病笃，居住在迎仙宫卧床不起，只有张易之、张昌宗兄弟侍侧。宰相张柬之、崔玄暐与大臣敬晖、桓彦范、袁恕己等，交结禁军统领李多祚，佯称二张谋反。于是发动政变，率禁军五百余人，冲入宫中，杀死二张，随即包围武则天所寝集仙殿，要求武则天退位。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，百官、旗帜、服色、文字等皆复旧制，复称神都为东都。
神龙元年十一月二十六日（705年12月16日），武则天在上阳宫的仙居殿病逝，享年八十二岁。遗诏省去帝号，称”则天大圣皇后“，并赦免王皇后、萧淑妃二族以及褚遂良、韩瑗、柳奭三人的亲属。神龙二年（706年）五月，与高宗合葬乾陵。
虽然唐室依照她的遗诏谥号，后来仍有数次修改：
唐隆元年（710年），改为天后。
景云元年（710年），改为大圣天后。
延和元年（712年），改为天后圣帝，不久后，改为圣后。
开元四年（716年），改为则天皇后。
天宝八载（749年），加谥则天顺圣皇后。
