不料曷苏事情泄漏，被国人擒回。
此时恰逢羌族首领昝捶率领八千余人归附，张玄遇以其部落置莱川州。
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李行周与薛讷率军征讨吐蕃。
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武则天春秋虽高，但善于化妆，时常容光焕发，即使是左右侍从也感觉不到她的衰老。
长寿元年（692年）九月，派大将王孝杰与阿史那忠率军出征西北。
十月，王孝杰大破吐蕃，收复龟兹、疏勒、于阗、碎叶安西四镇，设安西都护府于龟兹。在群臣一致反对的情况下，武则天毅然对安西四镇增兵三万。这一措施使安西四镇从此安定，直到唐玄宗时再无反复。
长寿二年（693年）正月，武则天在万象神宫亲自主持祭祀仪式，自制宫廷乐舞《神宫大乐》，选用舞者九百人。
同月，武则天听信谗言，杀太子李旦的妃子刘氏、德妃窦氏，李旦几遭诬陷，险些受祸。
又降封李旦之子、皇孙李成器及恒王李成义等为郡王。
九月，武则天加号“金轮圣神皇帝”，制作金轮、白象等“七宝”。旋即又为其曾祖父、祖父及父亲加谥。
长寿三年（694年）正月，武则天派李多祚击破造反的室韦。
二月，派王孝杰破吐蕃孛攵论赞刃、突厥可汗俀子等各三万余人；
碎叶镇守使韩思忠破薛延陀泥熟俟斤等万余人。
八月，梁王武三思率“四夷酋长”请以铜铁铸天枢，立于端门外，以歌颂武则天的功德。
各国君臣聚钱百万亿买尽天下铜铁，建成后柱身碑刻文武百官和万国元首的名字，武则天亲题：“大周万国颂德天枢”，寓意武周为天下中心枢纽，统领万国。天枢铸造历时八月而成，高一百五十尺，用铜铁二百万斤。
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”。
正月十六日夜，武则天的面首薛怀义因失宠而纵火密烧天堂，延及明堂，至清晨，二堂俱毁。她下诏重建明堂，将天堂原址改作佛光寺。
同月，武则天派王孝杰出征突厥。
十月，突厥默啜可汗遣使请求投降，武则天大喜。
于是，同年腊月，武则天从神都出发，登嵩山，封神岳，大赦天下，改元万岁登封。
万岁登封元年（696年）三月，武则天重新建造的明堂落成，号曰“通天宫”，改元万岁通天。
五月，营州契丹中的松漠都督李尽忠、归诚州刺史孙万荣举兵造反，攻陷营州，杀都督赵文翙。
武则天派将军曹仁节、张玄遇、李多祚等率兵征讨。
仁节等人由于误中契丹伏兵，全军覆没。
接着，武氏再派武攸宜、王孝杰等率兵讨伐，均大败而归。
万岁通天二年（697年），四月，武则天铸成九鼎，从玄武门曳入紫微城，令宰相、诸王率南北衙宿卫兵十余万人，连同宫中仪卫大牛、白象共同拖曳；武则天又作《曳鼎歌》，以令其相互唱和。
最终将九州鼎依照各自方位列于明堂廷内。
同月，武则天又派武懿宗、娄师德、沙咤忠义率兵二十万，讨伐孙万荣等部。
六月，孙万荣兵败被杀，余党降于突厥。
同年，酷吏来俊臣欲罗告武氏诸王及太平公主，又欲诬李旦、李显与南北衙共同谋反，拟一网打尽。
武氏诸王与太平公主都十分害怕，共同揭发其罪行，下狱处以极刑。
仇家争食其肉，不一会就食尽。
来俊臣凶狡贪暴网罗无辜，织成反状，杀人不可胜计，“赃贿如山，冤魂塞路”。武则天亦知天下愤怨，下令历数其罪状，并没收其家财。
圣历元年（698年），武承嗣、武三思谋求为太子，几次使人对武则天说：“自古天子没有以异姓当做继承人的。”
武则天犹豫未决，宰相狄仁杰对武后说：“姑侄之于母子，哪个比较亲近（武承嗣、武三思为武则天之侄，李显、李旦则为武则天之子）？，陛下立儿子，那么千秋万岁后，会在太庙中作为祖先祭拜；立侄子，那么从未听说侄子当了天子，把姑姑供奉在太庙。”又劝武则天召还李显。
自此后，武则天无意立武承嗣、武三思为太子，并将李显秘密接回洛阳。
控鹤监内供奉吉顼、张易之、张昌宗都曾请求武则天立李显为储君，皇嗣李旦亦请求逊位于李显。
在来自各方面拥护李唐的压力下，武则天进一步认识到人心所向的是李唐宗室，如果再一意孤行，就会有丧失人心的危险。
而在后来一次征兵中，“初募兵，无有应者，闻太子（李显）行，北郊山头皆兵满，无容人处。”
此事更加说明李唐才是众望所归。
在经过多方权衡之后，武则天最终决定立李显为皇太子。
武则天解决了继承人的问题后，志得意满，加上年龄增长，开始耽于享乐，大修宫殿、佛寺。
武则天的面首张易之、张昌宗兄弟年少美姿容，常傅朱粉、穿着华丽的衣服。
武承嗣、武三思等都争着追捧他们，甚至为他们执鞭牵马。
当时，武则天已经进入真正意义上的暮年，老病缠身的她长时间不能上朝，对朝政的控制力下降，她将二张兄弟当做耳目。
二张逐渐插手朝政，陷害宰相魏元忠，不仅跟大臣结怨，也使得武则天回归李唐、传位太子的形势发生逆转，引起了政局的复杂化，武则天母子、君臣关系也因此空前紧张起来。
据史料记载，武则天的孙女永泰公主因与丈夫武延基和邵王李重润一起议论二张，被构陷处死。
神龙元年（705年）正月，武则天病笃，在迎仙宫卧床不起，只有张易之、张昌宗兄弟侍侧。
宰相张柬之、崔玄暐与大臣敬晖、桓彦范、袁恕己等，交结禁军统领李多祚，佯称二张谋反。
于是发动政变，率禁军五百余人，冲入紫微城，杀死二张，随即包围武则天所寝集仙殿，要求她退位。
武则天被迫禅让帝位与太子李显，随后徙居上阳宫（洛阳紫微城之西，亦称“西宫”）。李显复位后，率百官到观风殿问武则天起居，此后每十日一往。
又上武则天尊号为“则天大圣皇帝”，武周一朝结束。
二月，唐朝复辟，百官、旗帜、服色、文字等皆复旧制，复称神都为东都。