对于李世民在位时期武则天在宫中的生活,史书并没有详细的描述,仅见武则天在晚年时回忆自己为李世民驯马一事。李世民有马名叫狮子骢,肥壮任性,没有人能驯服它。武则天当时侍奉在侧,对李世民说:”我能制服它,但需要有三件东西:一是铁鞭,二是铁棍,三是匕首。用铁鞭抽打它,不服,则用铁棍敲击它的脑袋,又不服,则用匕首割断它的喉管。“李世民听后,颇为夸赞武则天的志气。但武则天并未得到李世民的宠爱,做了十二年的才人,地位始终没有得到提高。但在李世民病重期间,武则天和太子李治开始建立了感情。
贞观二十三年(649年),李世民驾崩,武则天依例与部分没有子女的嫔妃们一起入长安感业寺为尼,但她与新即位的高宗李治一直藕断丝连。永徽元年(650年)五月,李治在为祭奠李世民周年忌日而入感业寺进香时,又与武则天相遇。两人相认,并互诉离别后的思念之情。因无子而失宠的王皇后看在眼里,便主动向李治请求将武则天纳入宫中,企图以此打击她的情敌萧淑妃。李治早有此意,当即应允。永徽二年(651年)五月,李治的孝服期已满,武则天便再度入宫。
显庆四年(659年)四月,武则天与李治达成共识:将长孙无忌、于志宁、韩瑗、来济等人削职免官,贬出京师。至此,李治基本实现了君主集权。“废王立武”事件沉重打击了关陇集团,自魏晋南北朝以来皇权不振的情况被改变,对中国历史产生了非常大的影响。
证圣元年(695年)正月一日,武则天加号“慈氏越古金轮圣神皇帝”。十六日,薛怀义因失宠而密烧天堂,延及明堂,致使二堂俱毁 ,她遂下诏重建明堂。二月,去“慈氏越古”之号。四月,天枢建成,柱身碑刻百官及四夷酋长名,武则天亲题“大周万国颂德天枢”。