许敬宗又上奏："长孙无忌阴谋叛乱，是由褚遂良、柳、韩瑗勾结鼓动才形成；柳多次暗通后宫，企图毒酒杀人，于志宁也投靠长孙无忌。"于是高宗下令削褚遂良、柳、韩瑗官爵，免去于志宁官职；派遣使者调集途中驻军协助押送长孙无忌到黔州。长孙无忌的儿子秘书监驸马都尉长孙冲等都被削除官爵，放逐到岭南。褚遂良的儿子褚彦甫、褚彦冲流放爱州，在路上惨遭杀害。益州长史高履行连续贬官为洪州都督。
凉州刺史赵持满力大无穷，擅长射箭，喜欢打抱不平。其姨母是韩瑗的内人，他的舅舅驸马都尉长孙铨是长孙无忌同族弟弟，长孙铨受长孙无忌牵连，流放辒州。许敬宗担心赵持满起事，就诬陷他与长孙无忌合谋造反，用驿车召回京师，囚禁入狱。他遭受残酷刑罚，自始至终不承认，说："身可杀，话不能更改！"监狱的官吏毫无办法，就代替他作供词结案上奏。他被处死后，陈尸城西，亲属都不敢看。他的朋友王方翼感慨地说："栾布哭彭越，是义；周文王埋葬枯骨，是仁。在下不失义，在上不失仁，不是也可以么！"于是收殓他的尸体加以埋葬。高宗知道后，没有定王方翼的罪。长孙铨到了流放地，当地县令遵从朝中的意思用杖刑杀死了他。
武则天还不罢手，她要斩草除根。显庆四年七月，高宗派遣李世眅、许敬宗、辛茂将与任雅相、卢承庆一同再次审核长孙无忌事件。许敬宗又命令中书舍人袁公瑜等到黔州，重新审察长孙无忌反叛的情况，刚到那里立刻胁迫长孙无忌上吊自尽。高宗命令将柳、韩瑗就地斩首。前去的人在象州杀死柳。韩瑗已经死去，使者开棺检尸后返回。抄没这三家的家产，他们的近亲都流放岭南为奴婢。常州刺史孙祥由于与长孙无忌互通音信而被定罪，绞刑处死。自高宗即位后，以长孙无忌为首的执政元老重臣及其亲属，有的被杀，有的被流放，至此已被完全除掉。野心勃勃的武则天开始公开出台参政了。
赐死李忠显庆五年（６６０）十月，高宗患了轻度中风，头痛，眼睛看不清。百官奏事，他有时就让武后代为处理。武则天十分聪慧，通晓文史，处理的事都能顺从其心愿。高宗大喜，于是把大量政事交给她。就这样，权力慢慢转移到她的手中，威势和皇帝一样。武后掌握了重权，就完全改变过去对高宗言听计从的作风，从而导致了宫中的一场风波。
以前高宗将武则天从感业寺接进皇宫封为昭仪，她为了实现自己的政治野心，忍辱柔顺，想尽办法迎合皇上。高宗认为武则天善解人意，体贴入微，所以排除大臣异议封她为皇后，并和她一道除掉了以长孙无忌为核心的元老执政集团。可是伴随着武则天权力的膨胀，她不像往日那样谦恭有礼，愈来愈骄横，大权独揽，就连高宗的行动都受到限制，其程度甚于过去遗老们尚在之日，使得高宗忍无可忍。麟德元年（６６４），宦官王伏胜检举武后擅自把道士郭行真引入宫中蛊祝妖术，祈求非分之福。高宗勃然大怒，想乘势将武则天废掉，于是暗中招宰相上官仪商议。上官仪全力支持道："皇后专权跋扈，使得天下失望，理应废弃她以顺应民心。"高宗立刻令上官仪起草废后诏书。
他们怎么知道武则天早在宫中遍布眼线。当她安插在皇帝身边的心腹探听到此事后，急忙告诉了她。武则天迅速赶来。这时废皇后的诏书还在高宗手中。她一见就开始哭诉，模样十分动人。高宗爱恨交加，非常后悔，立刻回心转意，待她如从前一样。他还怕武后怨怒，竟然说："我原来并不打算如此，都是上官仪教我的。"就这样将上官仪出卖了。武后对上官仪恨之入骨，一定要除掉他才痛快。
上官仪写诗著文都很好，与王伏胜一道侍奉过太子李忠。武则天将高宗哄得回心转意后，转过头来，马上指使许敬宗诬告上官仪、王伏胜勾结废太子李忠谋反。高宗对武后不加任何干预，上官仪和他的儿子上官庭芝死在狱中，家口籍没。此事结束后，武则天觉得废太子李忠也必须除掉。李忠自显庆元年（６５６）１４岁时被废，担任梁州都督，后转房州刺史。成年后由于惊吓后精神恍惚，有时穿妇人的衣服预防被暗杀，有时因噩梦而自己占卜。后来被人告发，被废为平民，放逐到黔州（今四川彭水）关押。上官仪死后，李忠也被赐死，死时只有２２岁。除此以外，王伏胜也被处死。郑钦泰等一批朝臣由于曾与上官仪交好而被免官。宰相刘祥道也由于与上官仪友善被贬官。
经历这次反复，武则天的政治权力愈发膨胀了。在这之后，每次高宗临朝，她都垂帘于后听政。大小政事，官员都要奏闻。而高宗自显庆五年（６６０）以后身子渐渐衰弱，上元二年（６７５）因头痛目眩严重，居然想下诏由武则天全权处理朝政，由于宰相郝处俊等人的上书阻拦才没实行。可是百官奏书，国政大事，高宗逐渐离不开武后。武后在高宗朝辅政数十年，威势跟皇上一模一样。那时朝廷内外都称朝中有两个皇帝。
雄心勃勃的政治抱负武则天在高宗朝参政主要做了这几件大事。第一是修订《姓氏录》，以便代替太宗朝的《氏族志》。魏晋以来形成的重视门第的观念，一直影响到唐代，而武则天、李义府家族并没被太宗时修订的《氏族志》列为门阀士族。显庆四年（６５９）六月，也就是长孙无忌被赶出京城两个月，许敬宗就以《氏族志》没把武则天家族列到里面为由奏请修改。李义府非常支持。
八月初八，唐朝任命普州刺史李义府兼吏部尚书，同中书门下三品。李义府已经成为显贵，便声称自己的祖先是赵郡人，与皇族一同排列辈分；无赖之徒想倚仗他的权势，跪下拜他为自己的哥哥、叔父的人很多。给事中李崇德原来和李义府同一个家族谱系，到他出任普州刺史，即从族谱中把李义府删除。李义府知道后厌恶他，重新担任宰相后，便指使人诬陷他，将他逮捕入狱，最后逼其自杀。但他一直把自己不是门阀士族视为羞辱，羡慕高门的荣耀。许敬宗提出修改《氏族志》的主张恰合他的心意。
这一建议武则天也非常赞同。武则天父亲武士#尽管是开国元勋，当朝新贵，可是祖先仅仅是农民，直到他经营木材生意才逐渐富贵，所以出身不高，太宗朝修《氏族志》并没有把武则天父亲列入世族之列。后来，褚遂良反对立武则天为皇后，其中一条理由就是她不是出身世族名家。而修改《氏族志》，提高自己家族的门阀，也就彻底除去了这块心病。
在武则天、许敬宗、李义府的推动下，高宗当然下诏同意，遂命礼部郎中孔志以及杨仁卿、史玄道、吕才等修成《姓氏录》。高宗亲笔为此书作序。在这本姓族等级书中，共收录２４５姓，２８７家，第一等中自然包括武后家族，其余完全依据仕唐官品高低为准，分为九等。只要在唐居官五品以上的，一律列入门阀士族，连士卒中由于立了军功而获得五品官的也是这样。这就根本废除了以前划定姓族等级的限制，扩大了士族的范围，打破了旧贵族的堡垒，得到了以军功或其他途径获得高品的一般地主的欢迎。随后，李义府又上奏收天下《氏族志》全部焚毁。
原有的门阀士族把太宗命人编修的《姓氏录》视为赏军功的"勋格"，他们不情愿与这些人同列而加以抵制。十一月，李义府因为儿子求婚失败，所以憎恨他们，于是进一步发挥太宗上述旨意，规劝高宗加大对门阀观念的打击。壬戌（十九日），高宗命令后魏陇西人李宝，太原人王琼，荥阳人郑温，范阳人卢子迁、卢辅、卢浑，清河人崔宗伯、崔元孙、前燕博陵人崔懿，晋赵郡人李楷等人的子孙不能互相结婚；仍然规定天下嫁女接受财礼的数目，禁止接受女家由于出身卑微而支付出身豪门的男家的"陪门财"。但是家族声望为当时所崇尚，一直无法禁绝，有人装载着女儿暗中送去夫家，有些人的女儿到老也不嫁，最后也没有与外姓结婚。那些在士族中衰败、宗谱失载，被同族人小看的，往往反而自称是被禁止通婚的家族，更加多收"陪门财"。这种门阀观念直到五代才彻底变革，在那之后，任用官员不问出身家世，通婚也不管祖先门阀了。
武则天为达到雄心勃勃的政治抱负，参与政权后千方百计增强自己对官僚群的影响，不断培植自己的势力，为她一生政治专权奠定基础。历史为她创造了机遇。南北朝以来，伴随着门阀士族地主的衰落，普通地主势力的崛起，保护门阀士族特权的九品中正制在隋初被废除了，用科举制来替代原来的选择官吏方式，很多庶族出身的知识分子接踵而至地踏入官场，他们在政治上要求地位，在社会上要有所作为。武则天就顺应这一股无法阻挡的潮流大量招官和扩大科举取士。显庆二年（６５７），主持官员选拔的刘祥道上书反映："现在吏部铨叙过滥过多。每年任命的品官超过一千四百多，而每年合适的任官人数五百人就足够了。并且，很多非科举出身的胥吏没有经过吏部考核精选也都成了国家的正式品官。"第二年，中书令杜正伦同样上奏谈道，每年选任的品官过多是政治上的缺陷。高宗让刘祥道和杜正伦详议改革，可是大臣们清楚这一现象的背后有武则天支持，很难实施，只得作罢。
在扩大科举取士方面，武则天参与政事以后首先增加了进士等经常举行科目录取的人数。唐太宗贞观时期，平均每年取进士、明经等科不超过１０名，而武则天与高宗共同执政时，平均每年只进士一科就取２０多人。除此之外还大开制科，以显庆三年（６５８）到仪凤二年（６７７），制科种类多达２１种，给士人当官提供了便利。武则天参政后为通过读书走上仕途的人提供了广阔的发展机遇，非常适应缺乏显赫门第的普通地主出身的读书人的要求。武则天开的仕途越广，这些人就越发拥护她。武则天不仅在官僚阶层中因为这个发展了很多自己的人，而且也奠定了比较广泛的社会基础。
武氏称天后麟德二年（６６５），高宗要到泰山进行封禅。十月，武则天上奏说："封禅这样的大典不让皇后参与，是违背礼仪的。"并提出自己要率妃嫔、公主、国夫人等随同祭奠。高宗答应了。十一月，高宗从洛阳出发，护卫的文武仪仗队声势浩大，绵延数百里。诸国朝见的使者也率领部众跟随，场面盛大。在社首山祭皇帝祗，高宗初献之后，武后升坛亚献。然后给随同的官员加了官：文武官三品以上赐爵一级，四品以下加一阶。武则天自大唐开国以来首次在封禅大典中得到了亚献的殊荣，自此增强了在朝内外的声势。
上元元年（６７４）八月，武则天为提升自己的地位，提议高宗称天皇，自己称天后。十二月，她又上书，提出了治理国家的十二条建议："一、注重农桑，减轻赋徭；二、免除长安及其附近地区的徭役；三、停止征战，用道德来教育全国上下；四、禁止国家手工工场制造奢侈品；五、节省工费力役；六、广开言路；七、杜绝谗言；八、王公以下大臣全部学习《老子》；九、父在为母穿孝由一年延长为三年；十、上元年以前给当官委任状的不再罢免夺回；十一、京官八品以上增加俸禄；十二、百官任职很久，才能很高而职位很低的，应该给予升官。"这些建议是相当有针对性的。咸亨元年（６７０），全国４０多个州受到干旱、风霜、害虫等多种灾害，百姓饥乏，关中地区最为严重，高宗只得下诏让受灾百姓到其他各州求生，并转运江南租米赈给灾民。而且多年来东征西伐，兵役不绝，徭役沉重。其中前五条是为了通过这些措施减轻社会中的各种矛盾。第六、七条是为了改良行政作风。第九条是有目的地抬高以武则天为首的女子的地位。第十至十二条是特意拉拢官僚队伍。而第八条，则为了赢得高宗为首的皇室宗族的欢心，因为唐朝把老子当做自己的祖先。
高宗对武则天这些关系到国家经济、军事、政治、社会等多个方面的治国方案很是欣赏，下诏褒扬，都命令实施。不论这些建议实行效果怎么样，但是，从中可以清楚看出武则天很有政治才华，并已经全面地关注和处理国事了。
武则天以皇后的身份参与政事，可是却没有恰当的名分控制以宰相为首的外廷。这样她在上元二年（６７５）以修撰的名义，在宫中召集一批文人学士，依靠这些人协助她修改审批诏书和大臣奏折，形成了以她为核心的内朝权力中心，以便渐渐抢夺宰相的大权。这些人有刘之、范履冰、元万顷、周思茂、苗楚客、韩楚宾等。因为他们被特许从宫城北门出入皇宫，那时候人们把他们称为"北门学士"。他们在帮助武则天参决政事，削弱宰相大权的同时，也撰成了《列女传》《百僚新诫》《臣轨》《乐书》等书，达千余卷。北门学士这个智囊班子的组成，对武则天掌握天下局势，并为她后来登基起了举足轻重的作用。
武则天自从永徽六年（６５５）以皇后的身份登上政治舞台后，杀王皇后、萧淑妃，巩固自己的皇后地位；杀太子李忠，除掉自己的祸根；瓦解以长孙无忌为首的元老执政集团，从而有机会参与政治；杀上官仪等人后，进一步扩大了自己的权力；修订《姓氏录》，提高自己家族的社会地位；扩大科举、放手招官，在官僚群中培植自己的亲信；建言十二事，显露自己的政治才华；组织"北门学士"，逐渐有了以自己为首的领导集团。武则天最终成为一代女皇。