武氏是并州文水县人，于唐高祖武德七年(624年)生于帝都长安，是武士彟和杨氏的次女，武氏的本名没有被记载下来，她的父亲武士彟从事木材买卖，家境殷实，李渊在太原起兵反隋以后，武家曾资助过钱粮衣物，是唐朝开国的功臣，曾官至工部尚书、荆州都督，封应国公。
贞观十一年(637年)十一月，唐太宗听说年轻的武氏有才貌，便将她纳入宫中，封为五品才人。《唐会要卷三 皇后》记载：“太宗闻武士彟女有才貌，召入宫，以为才人。”赐号“武媚”，《新唐书卷七十六列传第一》上说：“既见帝，赐号武媚。“后世讹称武媚娘，武氏入宫之前，寡居的母亲杨氏非常不舍。
但武氏并未得到太宗的宠爱，做了12年的才人，地位始终没有得到提高，在太宗病重期间，武氏和太子李治建立了感情，《唐会要卷三 皇后》：“时上在东宫，因入侍，悦之。”这句话里的“上”指的是当时的太子李治。
贞观二十三年(649年)，太宗逝世，武才人按照唐后宫的惯例，和部分没有子女的嫔妃们一起入长安感业寺出家为尼，永徽元年(650年)五月，唐高宗在太宗周年忌日入感业寺进香之时，又与武氏相遇，两人相认并互诉离别后的思念之情，《唐会要卷三》这样写到：“太宗崩，随嫔御之例出家，为尼感业寺，上因忌日行香，见之。武氏泣，上亦潸然。”
这时，无子而失宠的王皇后看在眼里，便主动向高宗请求将武氏纳入宫中，企图以此打*击她的情敌萧淑妃，唐高宗早有此意，马上就答应了。《旧唐书卷五十一》说到：“初，武皇后贞观末随太宗嫔御居于感业寺，后及左右数为之言，高宗由是复召入宫，立为昭仪。”
武氏回宫后的确迅速打败萧淑妃，获得李治的宠爱，次年(652年)五月，便被拜为二品昭仪，当时王皇后、萧淑妃经常与武昭仪争宠，互相说坏话，李治都不听。
武氏攻于心计，心狠手辣，654年(永徽五年)，武氏产下长女安定思公主，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，武氏趁没人将女孩掐死，又盖上被子，正好李治来到，武氏假装欢笑，打开被子一同看孩子，发现女儿已经死了，武氏啼哭，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!”武氏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。
“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。
上元元年(674年)八月，李治称天皇，武则天称天后，二圣临朝，上元二年(675年)，太子李弘病逝，改立李治与武后的二子李贤为太子。
调露二年(680年)，李贤因谋逆罪被废为庶人，流放巴州，因此，又立了三子李显为太子。
永淳二年(683)十二月，李治驾崩，临终遗诏：太子李显于柩前即位，军国大事有不能裁决者，由天后决定，四天以后，李显即位，是为唐中宗，尊武后为皇太后。《旧唐书》：“大帝崩，皇太子显即位，尊天后为皇太后。”
光宅元年(684年)二月，中宗李显打算任命韦皇后的父亲韦玄贞为侍中，宰相裴炎不同意，力谏，李显很生气：”朕即使把天下都给韦玄贞，又有何不可?还在乎一个侍中吗?”《资治通鉴?唐纪十九》记载：“我以天下与韦玄贞，何不可!而惜侍中邪!”武后以此为借口将李显废黜为庐陵王，并迁于房州，立第四子豫王李旦为帝，是为睿宗，武后临朝称制，自专朝政。《旧唐书》是这么说的：“二月戊午，废皇帝为庐陵王，幽于别所，仍改赐名哲，己未，立豫王轮为皇帝，令居于别殿，大赦天下，改元文明，皇太后仍临朝称制。”
垂拱二年(686年)，武后大开告密之门，规定任何人均可告密，同时，武后又先后任用索元礼、周兴、来俊臣、侯思止等一大批酷吏，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，这一年杀安南王李颖等宗室十二人，又鞭杀了故太子李贤(武后第二子)的两个儿子。
李姓诸王自然也不愿意坐以待毙，垂拱四年(688年)八月，博州刺史琅邪王李冲于博州(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)呼应，武后分遣丘神勣、魏崇裕击之，琅邪王李冲起兵七日败死;九月，越王李贞兵败自杀，武后想尽除李氏诸王，使周兴等审讯他们，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，亲信等均被诛，唐之宗室被杀*戮殆将尽矣，幼弱幸存者也被流岭南，又诛杀了其亲党数百家。
天授元年(690年)九月初九，67岁的武则天在6万民众与官员的拥护下登上皇帝宝座，改唐为周，改元天授，尊号圣神皇帝。但仍以李旦为皇嗣，赐姓武氏，历史上将武则天的周朝叫做武周。
报告给武则天，说他们诽谤朝廷，结果李重润、永泰公主和丈夫武延基三人被处死，但三人的死法，史书上记载不尽相同。
神龙元年(705年)正月，武则天病重，卧床不起，宰相张柬之、崔玄暐等，交结禁军统领李多祚，佯称张易之、张昌宗兄弟谋反，发动兵变，率禁军五百余人，冲入宫中，杀死二张兄弟，随即包围武则天寝宫，要求武氏退位，史称神龙革命。
武氏被迫禅让帝位与太子李显，是为中宗，中宗为其上尊号为“则天大圣皇帝”，武周朝结束，唐朝复辟。
神龙元年农历十一月二十六日(705年12月16日)，武氏在洛阳上阳宫病死，年八十二，遗言去帝号，称“则天大圣皇后”，神龙二年(706年)五月，与高宗合葬乾陵，留无字碑。
