同年，武则天派王孝杰出兵攻打后突厥。十月，突厥默啜可汗遣使投降并归附武周，被武则天册封其为归国公、左卫大将军。腊月，武则天从神都出发，登嵩山，封神岳，大赦天下，免天下百姓租税一年。
万岁登封元年（696年）三月，重建的明堂落成，号曰“通天宫”。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，十日兵至数万，进围檀州，但被清边前军副总管张九节击退。武则天又派将军曹仁师、张玄遇、李多祚等率兵征讨。曹仁师等人由于误中契丹埋伏，大败。
万岁通天二年（697年）四月，武则天铸成九鼎，从玄武门曳入宫城，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，武则天派武懿宗、娄师德、沙咤忠义率兵二十万再伐孙万荣。六月，孙万荣兵败被杀。
同年，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。来俊臣凶狡贪暴，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，开始耽于享乐，大修宫殿、佛寺。其面首张易之、张昌宗兄弟年少美姿容，常服朱粉、衣着华丽。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，遭人构陷，武、李被处死，永泰公主受惊而死（有被杀之说）。
神龙元年（705年）正月，武则天病笃，在迎仙宫集仙殿卧床不起，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，冲入宫城，杀死二张，随即包围集仙殿，要求武则天退位。二十三日，李显代理国政，施行大赦，改年号为神龙。二十四日，武则天被迫传位给李显，次日，李显在通天宫即皇帝位。退位后的武则天徙居上阳宫。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；又为武则天上尊号为“则天大圣皇帝”。二月初四，恢复国号为唐，百官、旗帜、服色、文字等皆复旧制，复称神都为东都。
晚年的武则天“善自粉饰，虽子孙在侧，不觉其衰老”。等到退位后，却不再梳妆打扮，面容憔悴。一次，李显入见武则天时，为此而大惊。武则天哭泣道：“我从房陵把你接回神都，固然是要把天下托付于你，而五贼（参与神龙政变的五王）却贪求事功，把我惊动到这里。”李显听后，悲泣不已，跪地“拜谢死罪”。有观点认为，正是此事，使得武三思等武氏族人仍能够参与朝政。
神龙元年十一月二十六日（705年12月16日），武则天在上阳宫的仙居殿病逝，享年八十二岁。遗诏省去帝号，称“则天大圣皇后”，并赦免王皇后、萧淑妃二族以及褚遂良、韩瑗、柳奭三人的亲属。神龙二年（706年）五月，她得以与高宗合葬于乾陵。
总体来说，武周一朝在政治上打击门阀世家，扶持庶族并发展科举；吏治上，严惩贪吏，拔擢人才，广开言路，注意纳谏，提升女性地位；经济上重视发展农业，轻徭薄赋、与民休息；虽说有瑕疵，但不影响其对历史进程发展做出的贡献!(本章完)
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