高宗在位后，武皇后逐渐参预朝政。武则天原为太宗的才人，太宗死后被高宗召入宫中，在权力斗争中获胜，被立为皇后，史称她“素多智计，兼涉文史”。显庆五年（660年），高宗因身体原因让武皇后协助处理朝政，她因此得以与高宗并称为“二圣”。

弘道元年（683年），高宗驾崩于紫微宫贞观殿，太子李显即位，是为唐中宗。《旧唐书·本纪第四·高宗上》：“是夕，帝崩于洛阳宫贞观殿，时年五十六岁。”

光宅元年（684年），武则天因李显与之不合，将他废为庐陵王，另立四子李旦为帝，是为唐睿宗；同时将东都洛阳（唐太宗时营建洛阳宫，唐高宗于657年改之为东都洛阳）更名为神都。  

《旧唐书卷三》：“（贞观十一年二月）甲子，幸洛阳宫，命祭汉文帝。三月丙戌朔，日有蚀之。丁亥，车驾至洛阳。丙申，改洛州为洛阳宫。”

《资治通鉴·唐纪十六》：“显庆二年丁巳，公元六五七年……丁卯，以洛阳宫为东都，洛州官吏员品并如雍州。”

唐高宗《建东都诏》：“二京之盛，其来自昔。此都中兹宇宙，通赋贡於四方，交乎风雨，均朝宗於万国，置槷之规犹勤，测圭之地载革，岂得宅帝之乡，独称都於四塞；来王之邑，匪建国於三川。宜改洛阳宫为东都。”

《旧唐书》：“（显庆二年）十二月乙卯，还洛阳宫。庚午，改‘昬’、‘叶’字。丁卯，手诏改洛阳宫为东都，洛阳官员阶品并准雍州。”

《资治通鉴·唐纪·唐纪十六》：显庆二年（657年）丁卯，以洛阳宫为东都，洛州官吏员品并如雍州。

《旧唐书·本纪·卷六》：“九月，大赦天下，改元为光宅。旗帜改从金色，饰以紫，画以杂文。改东都为神都，又改尚书省及诸司官名。”

载初元年（690年），武则天平定徐敬业反叛，废唐睿宗，即皇帝位，改国号为周（史称“武周”），定都洛阳，成为中国历史上唯一的女皇帝。同年，增设北都太原为陪都。

“天授元年（690年）武则天以周代唐，大唐国号改为大周”，唐朝进入武则天时期，后世成为武周。长安五年（705年），武则天传位于其子唐中宗，唐中宗恢复大唐国号。但是，后世史学家并为把武周时期从唐朝割裂开来，仍是看做唐朝的一个时期。参见：傅乐成. 《中国通史· 隋唐五代史·》. 九州出版社.

《旧唐书·则天皇后》：“（载初元年）九月九日壬午，革唐命，改国号为周。改元为天授，大赦天下，赐酺七日。已酉，加尊号日圣神皇帝，降皇帝为皇祠。丙戌，初立武氏七庙于神都。”

武则天掌权与称帝期间，科举制度得到进一步完善；她开创殿试和武举，打击关陇集团，大力提拔科举出身的官员，时称“北门学士”，很多是来自中原、关东与江南等地的士人得到提拔，如狄仁杰、张柬之、张仁愿、姚崇等名臣。武则天称帝期间，社会文化艺术亦有所进步，当时佛教大兴，该时期佛寺兴建频繁，扩建的龙门石窟为其代表。史称“上承贞观，下启开元”或“政启开元，治宏贞观”。

《旧唐书》：“九月九日壬午，革唐命，改国号为周。改元为天授，大赦天下，赐酺七日。已酉，加尊号日圣神皇帝，降皇帝为皇祠。丙戌，初立武氏七庙于神都。”

天授元年（690年）武则天以周代唐，大唐国号改为大周”，唐朝进入武则天时期，后世成为武周。长安五年（705年），武则天传位于其子唐中宗，唐中宗恢复大唐国号。但是，后世史学家并未把武周时期从唐朝割裂开来，仍是看做唐朝的一个时期。参见：傅乐成

《旧唐书·本纪第六·则天皇后：“祠圣元年春正月甲申朔，改元。......九月，大赦天下，改元为广宅。旗帜改从金色，饰以紫，画以杂文。改东都为神都，又改尚书省及诸司官名。”

《旧唐书》：“（载初元年）九月九日壬午，革唐命，改国号为周。丙戌，初立武氏七庙于神都。”