אף על פי שזואי הייתה מבוגרת מאחותה ויפה ממנה (לפי העדויות), ואף על פי שהקיסרות הייתה כעת בידיה, קנאתה בתאודורה הייתה עזה. הקיסרית האשימה את תאודורה בהתנהגות שערורייתית ובתכנון להפילה מכס השלטון, וציוותה להוציאה מהארמון ולהעבירה לארמון מפואר אחר ולכלוא אותה שם. בארמון ציוותה זואי כי יספרו את שיערות אחותה, מעשה שמשמעותו הצטרפות לנזירות. זואי קיוותה למעשה להסוות את עובדת כליאתה של אחותה מאחורי חומות הארמון בו נכלאה. רומנוס עוד התיר מעט תענוגות לתאודורה, אולם במשך שנים תאודורה חיה באותו ארמון, עד שהקיסר מיכאל החמישי, בימיו יצאה תאודורה מהארמון, לא היה עוד מודע לקיומה.
ההתאהבות במיכאל הרביעי.
יחסיהם של זואי ורומנוס לא היו טובים. לאור גילה המבוגר בעת חתונתם (50) לא יכלה עוד זואי ללדת. רומנוס החל לפנות למאהבות וזואי נטרה לו טינה על שלא רצה בה, ושנאתה כלפיו הלכה וגברה.
לרומנוס היה יועץ אחד בשם יואנס מפפלגוניה, בירוקרט רב השפעה בחצר הקיסר, חסר ייחוס משפחתי אך בעל יכולות מרשימות שקנו לו את מעמדו. ליואנס היו ארבעה אחים והצעיר שבהם, מיכאל, היה בחור יפה תואר. יואנס, שקיווה להעביר את הקיסרות לידי משפחתו, תכנן להציג את מיכאל לקיסרית, בתקווה שזו תתאהב בו. ב-1033 הציג יואנס את אחיו לרומנוס וזואי, ובעוד רומנוס לא ייחס חשיבות רבה לאחיו הצעיר של יועצו זואי, כפי שקיווה יואנס, התאהבה בו מיד. מסופר כי מאותו רגע לא חשבה זואי על דבר מלבד מיכאל הצעיר, והזמינה אותו לארמונה כל עת שיכלה, תחילה בסודיות אולם בהמשך החלה מדברת בחופשיות על מאהבה הצעיר ועל כוונתה להפוך אותו לקיסר. רומנוס לא חשד באשתו, לא היה מודע לרומן שניהלה או שהעדיף לא לדעת, ועל כן לא מנעו, אולם אחותו הזהירה אותו כי עליו להיזהר שכן כל עוד יימשך הרומן גם חייו שלו בסכנה. בהמשך חלה רומנוס, ומת ב-1034.
ההתנקשות ברומנוס ונישואי זואי למיכאל.
בכרונוגרפיה שלו, מתאר מיכאל פסלוס כיצד מראה גופתו של רומנוס לא הותיר ספק רב שסיבת מותו לא הייתה מוות טבעי, אלא הרעלה. ואכן מסופר שאחרי שהתאהבה הקיסרית במיכאל הפפלגוני החליטה להרעיל את בעלה רומנוס, ברעל שהשפעתו איטית אך הרסנית, זאת כדי שיחשבו כי מחלה היא שהרגה אותו ולא יחשדו שהיא עומדת מאחורי מותו. יואנס, אחיו של מיכאל ומי שהכניס אותו לארמון, אמר לזואי כי אם לא יוכתר מיכאל מיד עם מותו של רומנוס עלולים שניהם לאבד את ראשם, ועל כן החלה זואי בטקס הכתרה מידי. ביום מותו של רומנוס זומן הפטריארך אלקסיוס לארמון, כביכול בשם הקיסר המנוח. כשהגיע ראה כי הקיסר מת ואת מיכאל הפפלגוני יושב על כס הקיסר. זואי שישבה לצד מיכאל דרשה ממנו ומהכמרים שליווהו לחתנם. משהבינה זואי כי הפטריארך עלול לסרב שילמה להם במטבעות זהב כדי שיקיימו את הטקס, וכך הוכתר מיכאל הפפלגוני למיכאל הרביעי.
תקופת קיסרות שנייה זואי ומיכאל הרביעי (1034–1041).
הידרדרות יחסיהם של זואי ומיכאל הרביעי.
יחסי הזוג שמרו על הקרבה שקדמה להכתרה, אולם לא עבר זמן רב ומיכאל ה-4 החל להפגין כפיות טובה כלפי זואי ואף להגביל את חירותה של הקיסרית. תחילה אסר עליה לצאת לתהלוכות בעיר, והגביל את תנועתה למגורי הנשים בלבד. בהמשך גם ביקורים במעונה נאסרו אלא אם המבקר קיבל אישור של השומר הממונה עליה. זואי נטרה למיכאל טינה על הגבלת חירותה באופן זה, ואף מסופר אצל ג'ון סקיליטס כי בהזדמנות אחת ניסתה להרעיל את הקיסר בעזרת רופא הארמון, אולם אחד מעוזריו של הרופא הסגיר את אדונו. והוא הוגלה לאנטיוכיה. אין תיעוד לניסיונות התנקשות נוספים מצדה של זואי, ייתכן כי לא היו לה האמצעים לנקום או להגיב למעשים אלו, שכן המשמר המלכותי נשלל ממנה וכך גם כל סמכות שהיא.
מחלתו של מיכאל הרביעי ואימוץ אחיינו לבן.
מיכאל הרביעי היה חולה, ואחיו יואנס חשש מאובדן שליטת המשפחה בקיסרות עם מות אחיו, שכן לזוג לא היו ילדים. יואנס ומיכאל (לאחר שיואנס שכנע אותו בתוכניתו), שכנעו את זואי לאמץ את אחיינו של מיכאל הרביעי, מיכאל, כבנה, ולהסכים למינוי כמשנה לקיסר. זואי הסכימה לבקשתו של בעלה, וכך הוכרז יום חג ציבורי ועל עריכת טקס רשמי לאימוץ הבן. הטקס התקיים עם כל נכבדי העיר בכנסיית בלכרנאי (). לקראת מותו ממחלתו החל מיכאל לאמץ הרגלים נזיריים. ב-1041 עזב את הארמון ועבר למנזר, שם ביקש לוותר על הקיסרות ולהישבע באופן סופי לנזירות. החלטתו עוררה בזואי צער רב, ומסופר כי הלכה למנזר אליו עבר ברגל, אולם מיכאל לא הרשה לה לנכוח במחיצתו. זמן לא רב לאחר ביקורה של זואי נפטר מיכאל ונקבר בכניסה למנזר אליו עבר.
תקופת קיסרות שלישית זואי ומיכאל החמישי (1041–1042).
מכיוון שאימצה זואי את מיכאל החמישי לבן, וזה הוכתר כמשנה לקיסר, כשמת מיכאל הרביעי הפך מיכאל החמישי לקיסר לצד אמו המאמצת. אולם מיכאל ה-5 סלד מזואי. מתוקף מעמדה הייתה זואי ראשונה במעלה באירועים רשמיים, ושמה היה מוזכר לפניו. יחסו של מיכאל כלפיה היה בהתחלה יחס של כבוד אולם במהרה התחלף בקרירות ואף בהתעלמות ובהיעדר שיתוף בעניינים קיסריים. כמו דודו הוא אסר אותה בארמונה, לא התיר לה לצאת, שם אותה תחת פיקוח והחליף את אנשי חצרה באנשיו שלו. במקביל, החל מיכאל לרקום תוכנית לגירוש זואי מהארמון.
כדי לממש את תוכניתו התחיל מיכאל להעליל על זואי כי ניסתה להרעילו. זואי לא ידעה דבר על תוכניותיו של מיכאל והובלה אל משפט השקר שערך לה הקיסר. מיכאל הביא עדי שקר שהעידו עדות שקרית וזואי נמצאה אשמה בפשע. עונשה של זואי היה גירוש לאי פרינקיפו אליו הוגלתה בלילה שבין 19 באפריל ל-20 באפריל 1042. על הספינה בדרך לאי העלה מיכאל עוד כמה אנשים להם התיר לעלוב בזואי כרצונם.  מסופר, כי בעודה על הספינה קוננה זואי על שושלתה האבודה. פסלוס מביא (כביכול) את קינתה: "אתה, דודי הקיסר, אתה הוא שעטפת אותי בבדי המלוכה מיד כשנולדתי, אהבת והעדפת אותי על פני אחיותיי משום שדמיתי לך במראה, כפי ששמעתי פעמים רבות. אצה אמרת לי תוך חיבוקים ונשיקות – "מי ייתן ותחיי ילדה, תאריכי ימים ותהיי ליהלום הזוהר של משפחתנו ומתנת האימפריה". כך גידלת וחינכת אותי וחזית לי גדולות ונצרות בניהול ענייני המדינה. אך תקוותיך נכזבו. הושפלתי וביישתי את כל משפחתי, גורשתי מן הארמון בהאשמות בזויות וכעת אני מובלת מורשעת, אינני יודעת לאן, מפחדת שמא ישליכו אותי כטרף לחיות רעות, או יעלימו אותי בין גלי הים. השגח עליי מלמעלה ובכל כוחך – הצל את אחייניתך!" כשהגיעה לאי ציווה מיכאל להניח לזואי ולספר את שיערה.
בבוקר 20 באפריל 1042, כתב הקיסר מיכאל הצהרה ונתן לבישוף העיר לשאת אותה אל העם:
"מכיוון שזואי הוכיחה עצמה עוינת לשלטוני גזרתי עליה גלות ואלכסיוס, שותפה לדבר העברה הורחק מהכנסייה. ובאשר אליכם, בני עמי, כל עוד תשמרו על יחסכם החיובי כלפי תזכו לכבוד גדול ותועלת רבה מחיים שקטים ושלווים." כשסיים הבישוף להקריא את ההצהרה נשמעה קריאה בקהל, שמקורה לא נודע לעולם "אנחנו לא רוצים קיסר "סותם סדקים בצלב", אנחנו רוצים את המקורית והיורשת [הקיסרית]: אמנו זואי". קריאה זו הובילה למרידה עממית שבסופה איבד מיכאל ה-5 את כיסאו.
המרד נגד מיכאל.
פסלוס מתאר שהעיר כולה נראתה שרויה באבל. לא רק העם אלא גם בני משפחתו של הקיסר, הזרים בעיר, שכירי חרב ויועצים שונים, גם אנשי הכמורה ובעלי המלאכה – כולם, שחלקו כבדו לקיסרית, התנגדו למצבה החדש והיו מוכנים להקריב את חייהם למענה. מחאה כוללת התחילה להתארגן בעיר, ובני כל שכבות החברה התרעמו ויצאו למחות נגד מיכאל. גם הנשים שעד אז לא נראו מחוץ לגבולות מגורי הנשים, נראו צועדות ברחבי העיר ובוכות על גורלה של זואי. אותן נשים שלהבו את שאר תושבי העיר, שהחליטו להפיל את מיכאל ה-5, מכס השלטון. חמושים בחניתות, גרזנים, קשתות חברות ואבנים, ומאורגנים במחלקות כמו צבא רצו תושבי העיר אל הארמון. דודו של מיכאל קונסטנטינוס בא לעזרת אחיינו שהיה לבד בארמון, והשניים החליטו כי עליהם להחזיר את הקיסרית כדי לשכך את התקוממות העם.
זואי הוחזרה לארמון, ועל מנת להשתיק את המרד הוציאה מיכאל אל מפרסת, אולם לא החליף את שמלתה. חלק מהעם לא זיהה את הקיסרית בגלל לבושה ושיערה הקצר, ואילו אלו שזיהו אותה כעסו עוד יותר על מעשי הקיסר ויחסו לזואי, וההתקוממות רק התגברה.
המלכת תאודורה.
מסיבות שאינן ברורות לנו, אולי מחשש שזואי תקשה על גירוש מיכאל ה-5 משלטונו החליט העם להכתיר את תאודורה, אחותה הצעירה של זואי, לקיסרית. משסרבה לבקשת העם היא הובלה בכוח מהארמון בו חיה עוד מאז גירושה על ידי אחותה לכנסיית איה סופיה, שם הכתירו אותה לקיסרית. במקביל ברחו מיכאל החמישי ודודו קונסטנטינוס מהארמון ומצאו מקלט במנזר, אולם מיקומם היה ידוע ותאודורה הורתה לנקר את עיניהם הקיסר ודודו, כדי להבטיח כי לא יוכלו לשוב ולתפוס את השלטון.
בניגוד לחשש הסנטורים, כי יאלצו להכריע בתמיכתם באחת משתי הקיסריות, הן חילקו ביניהן סמכויות והפכו שותפות לשלטון.
תקופת קיסרות רביעית זואי, תאודורה וקונסטנטינוס התשיעי (1042–1050).
לתקופה של כמה חודשים האחיות ניהלו את האימפריה ללא קיסר. ידוע כי הן ביטלו את מכירת המשרות, וכי מלבדת העברת בני משפחתו של מיכאל החמישי מתפקידם וקידום סנאטורים חדשים הן לא ביצעו שינויים משמעותיים. אולם כדי להבטיח את יציבות שלטונן חיפשה זואי קיסר אפשרי שיוכתר באמצעות נישואין. אז עלה שמו של קונסטנטינוס מונומכוס לו רחשה חיבה בצעירותה, ואותו הגלה מיכאל הרביעי לאחר נישואיהם, שכן איים על הכתרתו. משעלה שמו כעת החליטה זואי להינשא לו בתמיכת הסנט.
מותה.