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。