为了离间李治和王皇后之间的关系，武则天可谓想方设法。当时，生下长子李弘不久，武则天又生下了一个活泼可爱的小女儿，被李治视为掌上明珠。一天，王皇后去探视这位襁褓里的孩子，玩耍一番后，离开了。等到李治来了，发现小公主已经死了，大惊失色，连忙问谁来过，宫人告诉他王皇后来过。而武则天也闻讯赶来，看到女儿已亡，顿时痛哭流涕。李治马上认定是王皇后出于妒忌，把小公主弄死了。李治实在无法忍受这个“恶毒”的女人，废王皇后立武则天重新提上了议事议程。
后世多认为是武则天自己亲手杀死了自己的孩子而嫁祸于王皇后，这种看法不是没有道理的。废后这样的大事，只有用极端的方法才能实现，在那种险恶的环境里，稍有仁慈，自己就有可能出局。武则天这样做也是促成废后的重要因素，实现她个人目的的手段。
李治向大臣们提出了废后的四条理由：一不能生育；二心胸狭小；三无法与人相处；四刻毒。条条理由充分，就等大臣们发表意见了。对于此事，当时大臣们分为三派：支持派、反对派、弃权派。
武则天知道以长孙无忌、褚遂良为首的反对派势力最大，要想和他们抗衡，除了搞定李治，还要在大臣中安插自己的人。此时李义府跳了出来，成为支持派的急先锋。这个李义府人称“李猫”，是个面善心狠的人，“笑里藏刀”这个成语就来源于他。当时李义府和长孙无忌长期不和，长孙无忌准备将他排挤出京师。但是李义府揣摩出李治和武则天的想法，废后也要有人提出来啊，于是上表李治请求立武则天为后。李治大喜，急忙提升李义府的官职。武则天也感觉到李义府这股势力可以拿来与长孙无忌等人较量，也就对他极尽拉拢。一些不得志的官员很快投靠到李义府门下，成为了坚定的支持派。
为了听取大臣们的意见，李治将大臣召集起来商议废后之事。反对派的褚遂良先表了态：“陛下想换皇后，可以选择名门望族的女子，没有必要选择武昭仪。她侍奉过先帝，这个大家都知道，不可能回避这个事情。如果非要立武昭仪，后世会怎么评价您呢？希望陛下三思。”话不多，一针见血，立武昭仪没门儿。
此话一出，结结实实地戳在武则天的痛处。当时躲在帘后偷听的武则天气得直喊：“为什么不杀了这个老家伙！”朝堂气氛顿时一变。李治让人将褚遂良拉出去，长孙无忌等人力阻，李义府等人也没闲着，与反对派激烈地争吵着。一时间双方闹得不可开交，估计当时李治头都大了。
有一个人一句话没说，冷眼看着双方打得热火朝天，这人就是重臣李世。李治非常纳闷李世为什么不表态。随后李治留下李世单独问话，想看看他的真实态度。对于这位老臣来说，他的态度对事情的发展有着重要的影响。其实李世早就看出废王立武是早晚的事情，之所以不表态只是想坐等事态的发展。既然李治亲自问自己的态度，李世很油滑地说：“陛下家的私事，何必去问外人！”多清楚明了又多么含混不清，要是废后真是私家事儿那早就解决了，但是又真是私家事儿，李治你自己看着办，我不管，这就是李世的态度。
听完李世的话，李治茅塞顿开，是啊，是自己家的事情为什么还要和大臣们商量，是我换老婆又不是他们。于是李治让许敬宗放出话去：“就是农民多收了几斗粮食都想换老婆，我是天子，改立皇后的事情别人就不要议论了。”废后的事情朝着武则天希望的方向发展了。
一个月后，也就是永徽六年（655）十月十三日，李治以王皇后、萧淑妃诽谤武昭仪为由，将两人废为庶人，禁闭在冷宫，两人的亲属全部流放岭南。六天后，十月十九日下诏立武则天为皇后，并由李世等人主持皇后册封大典。这年武则天32岁。武则天经过十多年，从一个不谙世事的少女变成了手段毒辣、雷厉风行的皇后，这里面的滋味只有她一个人知道。但是她入主中宫的梦想总算是实现了，接下来她可以开始利用手中的权力更加巩固自己的地位。