徐敬业的反叛后，于690年废睿宗，即皇帝位，改国号为周，即武周，改东都洛阳为「神都」，上尊号「圣神皇帝」，人称「武则天」，改立李旦为皇嗣，成为中国历史上唯一的女皇帝。在武则天掌权与称帝的期间，国家人口持续增长，但外战不利，疆域大量萎缩。武则天执政期间，科举制度得以进一步完善，开创出殿试和武举，她大力提拔科举出身的官员。这批官员中有许多在后世成为贤臣能吏、如狄仁杰、张柬之、张仁愿、姚崇等。。然而由于武则天本人信仰佛教，她大量赏赐和尚尼姑田产，征用农田建造佛寺，土地兼并严重、导致均田制崩溃。。武则天执政前期为了