上元二年（675）三月，李治旧疾复发，头重而目不能视，无法上朝理政，于是打算让武则天总摄国政。但他的决定遭到了朝臣们的反对，只好就此作罢。武则天为了能与群臣抗衡，招纳了元万顷、范履冰等一批“文学之士”，协助自己处理朝廷奏议及百司表疏，并分割宰相之权。由于这些人不经南衙，直接由北门出入宫廷，被时人称为“北门学士”。可能是从这时候开始，武则天便有了称帝的念头。而此时，她最大的竞争对手竟然是自己的儿子。武则天一共生有四个儿子，分别是长子李弘、次子李贤、三子李显、四子李旦。
李弘于显庆元年（656）被立为太子。随着太子逐渐长大，高宗李治也开始让他参与朝政。李弘是个宅心仁厚的人。太宗征伐高句丽时，曾下了一道法令，征辽（辽东）逃亡军人如果不在限期内自首，或再次逃亡，一律斩首，家口没入官府。这条法令一直延续到李治时期。李弘认为此令过于严厉，便上表规劝父皇。李治对于太子的仁厚深感喜悦，便撤销了此令。
太子的作为令李治和大臣都感到满意。然而，令人意想不到的是，上元二年（675）四月，在陪从李治、武则天出巡途中，这位年仅24岁的太子却猝死于行宫。关于李弘的死，史籍记载不一，有人认为是武则天毒死了自己的亲生儿子，也有人认为李弘身体孱弱，是自然病故。对于长子的死，武则天的内心是悲痛的，但同时也松了一口气，因为如此一来，她争夺皇位的成功机率大大增加了。同年六月，李贤被立为太子。李贤处事明断谨慎，处理政务也颇有才干。对于威严的母亲，李贤又尊敬又惧怕。
永隆元年（680），宫中传出了李贤是武则天的姐姐韩国夫人所生的谣言。谣言越演越烈，连李贤也不禁怀疑起来。正在这一期间，发生了一起命案：深受武则天信任的朝臣明崇俨被杀害。长安城中纷纷传言，明崇俨是被李贤派人刺杀的。李治派大臣裴炎等人审查此案，结果属实，而且从东宫里搜出了几百件盔甲。最终，李贤被控以“谋逆”罪，废为庶人，流放到巴州（今四川巴中一带），后被武则天派人逼死。
李贤被废不久，武则天的第三子李显被立为太子。弘道元年（683）十二月，高宗在东都洛阳病故。他临终前，遗命大臣裴炎辅政，遗诏“军国大事有不决者，兼取天后进止”。太子李显继位，即唐中宗。他立太子妃韦氏为皇后，尊武则天为皇太后，次年改年号为嗣圣。李显个性懦弱，武则天以太后名义临朝称制，掌控了国家大权。
李显即位后，为了与太后的势力相抗衡，开始大封外戚。他先是将韦氏之父韦玄贞的官职由从六品提升为从三品，后来又想将他擢为地位相当于宰相的正三品侍中。辅政大臣裴炎表示反对，年轻气盛的李显怒道：“我就算是把天下让给韦玄贞又有何不可？何必吝啬一个小小的侍中？”裴炎对于李显的话感到不安，于是向武则天汇报。武则天与裴炎等几个重臣商议，决定废掉李显。嗣圣元年（684）二月，废中宗为庐陵王。中宗被废后，武则天立第四子李旦为帝，即唐睿宗，改年号为文明。睿宗即位后，武则天让他另居别殿，不得干预朝政，一切政事全由她裁决。
这一年，武则天率领百官移居东都洛阳，从此很少回长安。随着大权在握，武则天开始不满足于以“太后”的身份临朝。同年九月，她将睿宗李旦的文明元年改为光宅元年，改东都洛阳为神都，同时对朝服、官名、官署名称也进行了相应的改变。武氏家族诸人掌握大权，大唐江山变色，易号变姓，只不过是朝夕之间的事情了。李唐宗室人人自危。
