武则天为唐开国功臣武士彟次女，母亲杨氏（出身于隋朝皇室，父为隋朝观德王杨雄之弟遂宁公杨达），祖籍并州s县于武德七年生于利州。有异母兄长武元庆、武元爽，另有同母姐妹两人，一位是韩国夫人武顺，另一位是郭夫人。
其父武士彟从事木材买卖，家境殷实，富有。隋炀帝大业末年，李渊任职河东和太原之时，因多次在武家留住，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，故唐朝建立以后，曾以“元从功臣”历官工部尚书、黄门侍郎、判六尚书事、扬州都督府长史、利州、荆州都督等职，贞观中，累迁工部尚书、荆州都督，封应国公。父亲武士彟在贞观九年逝世后，堂兄武惟良、武怀运及武元爽等对其母亲杨氏失礼。
贞观十一年十一月，武则天年十四岁时，唐太宗听她仪容举止美，召她入宫，封为五品才人，赐号“武媚”，后世讹称武媚娘。武则天入宫之前向寡居的母亲杨氏告别时：“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？”
对于唐太宗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太宗驯马一事。太宗有马名叫狮子骢，肥壮任性，没有人能驯服它。武则天当时侍奉在侧，对唐太宗：”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。“唐太宗夸奖武则天的志气。
但武则天并未得到唐太宗的宠爱，做了1年的才人，地位始终没有得到提高，在唐太宗病重期间，武则天和太子李治建立了感情。
贞观二十三年，唐太宗驾崩，武则天依唐后宫之例，和部分没有子女的嫔妃们一起入长安感业寺为尼，但她与新皇李治一直藕断丝连。
永徽元年五月，唐高宗在太宗周年忌日入感业寺进香之时，又与武则天相遇，两人相认并互诉离别后的思念之情。
永徽二年，因无子而失宠的王皇后看在眼里，便主动向高宗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。
永徽二年五月，唐高宗的孝服已满，武则天便再度入宫，入宫前武则天已怀孕了，入宫后生下儿子李弘。武则天回宫后的确迅速打败萧淑妃，获得李治的宠爱，次年五月，便被拜为二品昭仪。当时王皇后、萧淑妃经常与武昭仪争宠，互相坏话，李治都不听。
武则天攻于心计，心狠手辣，兼涉文史。永徽五年，武则天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，武则天趁没人将女孩掐死，又盖上被子。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：“皇后刚刚来过这里。”李治勃然大怒，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。
永徽六年六月，在后宫有谣言王皇后与其母柳氏行厌胜之术，李治得知后，大怒之下将其母柳氏赶出皇宫，而且还想把武昭仪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，外廷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，武则天开始成为高宗政治上的“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、袁公瑜等大臣纷纷向李治连投递了请求立武昭仪为后的表章。李治看到有不少人支持，废立之意再次萌生。功臣元老中的李勣又了一句“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被废。
龙朔元年正月，武则天请禁止天下妇女为俳优之戏（古代指演滑稽戏的艺人），李治采纳并下诏。四月，李治欲亲率大军进攻高丽，武则天抗表进谏以为不可，被采纳。
麟德元年，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，废掉皇后的事只好以失败告终。于是，武则天向李治建议让她一起上朝，临朝听政。合称二圣，使她的政治经验和影响力进一步增长了。
但武则天还不满足，她要与李治封禅泰山。由于唐高宗年间国力昌盛，武则天积极窜掇李治封禅泰山。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，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。后来在麟德三年正月初一这天，她与李治一块封禅泰山，充当亚献，而且还给百官赐爵加阶，使百官对她感恩戴德。
乾封二年，李治因久病不愈，命太子李弘监国。
上元元年八月，李治称天皇，武则天称天后，名为避先帝、先后之称，实欲自尊。十二月武则天上表建议十二事：
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（政府手工工场）禁浮巧。
五，省功费力役。
六，广言路。