垂拱三年，公元687年春季，闰正月丁卯日，朝廷册封皇子李成美为恒王，李隆基为楚王，李隆范为卫王，李隆业为赵王。
二月丙辰日，突厥首领骨笃禄等人进犯昌平，朝廷命令左鹰扬大将军黑齿常之率领各路军马前往征讨。
三月乙丑日，纳言韦思谦以太中大夫的身份退休。
夏季四月，朝廷任命苏良嗣留守西京长安。当时尚方监裴匪躬负责查核京郊皇家园林，打算卖掉园中的蔬菜水果来谋取利润。苏良嗣说：“从前公仪休担任鲁国宰相时，尚且能拔掉自家菜园里的葵菜、赶走织布的妻子，从没听说过身为万乘之尊的君主还要卖蔬菜水果牟利的。”于是阻止了这件事。
壬戌日，裴居道被任命为纳言。五月丙寅日，夏官侍郎、京兆人张光辅担任凤阁侍郎、同平章事。
凤阁侍郎、同凤阁鸾台三品刘祎之私下对凤阁舍人、永年人贾大隐说：“太后既然已经废黜昏君、拥立明君，何必还要临朝称制呢！不如交还政权，以安定天下人心。”贾大隐秘密将这番话上奏给太后，太后听后很不高兴，对身边的人说：“刘祎之是我一手提拔起来的，竟然还背叛我！”有人趁机诬告刘祎之收受归诚州都督孙万荣的钱财，又与许敬宗的小妾有私情，太后命令肃州刺史王本立审理此案。王本立宣读太后的敕令给刘祎之看，刘祎之说：“敕令不经过凤阁、鸾台的审议签署，怎么能算作正式的敕令！”太后勃然大怒，认为他抗拒朝廷的使者；庚午日，下令赐刘祎之于家中自尽。刘祎之刚被关进监狱时，唐睿宗曾为他上书申辩，亲友们都来祝贺他有皇帝出面营救，刘祎之却说：“这恰恰是加速我死亡的原因啊。”临刑前，他从容沐浴，神色镇定自若，亲自起草谢恩表，很快就写了好几张纸。麟台郎郭翰、太子文学周思均赞叹他的文笔精妙。太后听说后，将郭翰降职为巫州司法参军，周思均降职为播州司仓参军。
秋季七月壬辰日，魏玄同担任检校纳言。
岭南地区的俚族百姓过去只缴纳一半的赋税，交趾都护刘延佑强迫他们缴纳全额赋税，俚族百姓拒不服从，刘延佑就处死了他们的首领。首领的同党李思慎等人发动叛乱，攻破安南府城，杀死了刘延佑。桂州司马曹玄静率领军队讨伐李思慎等人，将他们斩首。
突厥首领骨笃禄、元珍进犯朔州；朝廷派遣燕然道大总管黑齿常之率军迎击，任命右鹰扬大将军李多祚为副将，在黄花堆大败突厥军队，追击逃敌四十多里，突厥军全部逃散到沙漠以北。李多祚世代担任靺鞨部落的酋长，凭借军功得以入朝担任禁军将领。黑齿常之每次得到朝廷的赏赐，都会全部分给手下将士；他有一匹好马被士兵损伤，下属请求鞭打那个士兵，黑齿常之说：“怎么能因为我私人的马而鞭打朝廷的官兵呢！”最终没有追究此事。
九月己卯日，虢州人杨初成谎称自己是郎将，伪造皇帝诏书在集市上招募人员，准备前往房州迎接庐陵王李显；事情败露后，杨初成被处死。
冬季十月庚子日，右监门卫中郎将爨宝璧与突厥骨笃禄、元珍交战，全军覆没，爨宝璧独自骑着轻骑逃回。
爨宝璧看到黑齿常之立下战功，便上表请求率军穷追残敌。太后下诏让他与黑齿常之商议，遥相呼应。爨宝璧想独占功劳，不等黑齿常之出兵，就率领一万三千名精兵率先出发，深入塞外两千多里，打算突袭突厥部落；抵达目的地后，他又事先派人告知突厥人，使得对方做好了严密防备，双方交战之后，爨宝璧的军队大败。太后下令处死爨宝璧；并将骨笃禄改名为不卒禄。
武承嗣又指使人诬告李孝逸自称“我的名字里有‘兔’字，兔子是月亮中的灵物，这说明我应当拥有天子的名分”。太后考虑到李孝逸曾立下战功，十一月戊寅日，下令免除他的死罪，削去官籍，流放到儋州，李孝逸最终死在流放地。
太后打算派遣韦待价率军攻打吐蕃，凤阁侍郎韦方质上奏，请求按照旧制派遣御史担任监军。太后说：“古代贤明的君主派遣将领出征，将京城之外的战事全权委托给将领。近来听说御史担任监军，军中无论大事小事都要向监军禀报请示。以下级牵制上级，这不是符合典章制度的做法；况且这样一来，又凭什么要求将领建立战功呢！”于是废除了监军制度。
这一年，全国发生严重饥荒，崤山以东、关内地区的灾情尤为严重。
垂拱四年，公元688年春季，正月甲子日，朝廷在神都洛阳建立唐高祖、唐太宗、唐高宗三座宗庙，一年四季的祭祀礼仪和西京长安的宗庙完全相同。又建立崇先庙，用来祭祀武氏家族的祖先。太后命令有关部门商议崇先庙的殿室数量，司礼博士周悰请求设立七间殿室，同时建议将唐朝皇室宗庙的殿室数量减少为五间。春官侍郎贾大隐上奏说：“按照礼制，天子的宗庙设七间殿室，诸侯设五间，这是历代帝王都不会改变的制度。如今周悰引用一些没有根据的议论，大加篡改经典记载，不过是想尊崇太后临朝称制的威仪，完全不遵守国家的常规制度。皇太后亲自承受先帝的临终嘱托，发扬光大宏伟的治国方略，崇先庙的殿室数量应当按照诸侯的标准设置为五间，皇室宗庙的殿室数量绝不应随意更改。”太后于是打消了改动宗庙殿室的念头。
唐太宗、唐高宗在位时期，曾多次计划建造明堂，众儒生纷纷议论明堂的规制样式，始终无法确定方案，此事便搁置了下来。等到太后临朝称制后，只和北门学士商议明堂的规制，不再征询众儒生的意见。众儒生认为明堂应当建在都城南面丙、己方位之间的地带，距离皇宫三里之外、七里之内。太后却认为这个位置离皇宫太远。二月庚午日，太后下令拆毁乾元殿，在原址上建造明堂，任命僧人薛怀义为监造使者，总共征调了数万名役夫参与建造。
夏季四月戊戌日，朝廷处死太子通事舍人郝象贤。郝象贤是郝处俊的孙子。
当初，太后怨恨郝处俊，恰好有奴仆诬告郝象贤谋反，太后命令周兴审理此案，最终判定郝象贤犯有灭族之罪。郝象贤的家人前往朝堂，向监察御史、乐安人任玄殖申诉冤情。任玄殖上奏称郝象贤没有谋反的迹象，因此被免去官职。郝象贤临刑前，当众大骂太后，揭露宫中的隐秘丑事，还抢夺街市上百姓的木柴攻击行刑人员；金吾卫的士兵一起上前将他击杀。太后下令将郝象贤的尸体肢解，挖开他父亲、祖父的坟墓，毁掉棺材焚烧尸体。从此以后，直到太后统治结束，法官每次处决犯人时，都会先用木丸堵住犯人的嘴巴。
武承嗣指使人在一块白色石头上刻字：“圣母临人，永昌帝业。”然后用紫色石头混杂药物将刻字的缝隙填平。庚午日，他派雍州人唐同泰献上这块石头，并上表声称是在洛水之中得到的。太后大喜，下令将这块石头命名为“宝图”，提拔唐同泰为游击将军。五月戊辰日，太后下诏宣布将亲自前往洛水祭拜，接受“宝图”；之后还要前往南郊祭祀，先拜谢昊天上帝；祭祀仪式结束后，驾临明堂，接受文武百官的朝见。太后命令各州都督、刺史以及皇室宗亲、外戚在祭拜洛水的前十天齐聚神都洛阳。乙亥日，太后加尊号为圣母神皇。
六月丁亥朔日，出现日食。壬寅日，太后下令制作神皇的三颗玉玺。
东阳大长公主被削夺封邑，连同她的两个儿子一起被流放到巫州。东阳大长公主向来品行端正、谨慎行事，太后因为她是高氏家族的人，而高氏是长孙无忌的舅族，所以十分厌恶她。
河南道巡抚大使、冬官侍郎狄仁杰因为吴地、楚地一带滥设祭祀的祠庙太多，上奏请求焚毁其中的一千七百多座，只保留夏禹、吴太伯、季札、伍员四座祠庙。
秋季七月丁巳日，朝廷大赦天下。将“宝图”改名为“天授圣图”；将洛水改名为永昌洛水，册封洛水之神为显圣侯，加授特进官阶，禁止在洛水中捕鱼垂钓，祭祀的礼仪规格与长江、黄河、淮河、济水四渎相同。将发现“宝图”的地方命名为“圣图泉”，在泉边设置永昌县。又将嵩山改名为神岳，册封嵩山之神为天中王，授予太师、使持节、神岳大都督的官职，禁止在山上放牧牲畜。太后又因为之前曾在汜水得到一块祥瑞的石头，将汜水改名为广武。
太后暗中谋划改朝换代，逐渐铲除李唐皇室宗亲。绛州刺史、韩王李元嘉，青州刺史、霍王李元轨，邢州刺史、鲁王李灵夔，豫州刺史、越王李贞，以及李元嘉的儿子通州刺史、黄公李譔，李元轨的儿子金州刺史、江都王李绪，虢王李凤的儿子申州刺史、东莞公李融，李灵夔的儿子范阳王李蔼，李贞的儿子博州刺史、琅邪王李冲，在皇室宗亲中都凭借才能和品行享有美名，太后尤其忌惮他们。李元嘉等人内心不安，暗中怀有匡复李唐社稷的志向。
李譔伪造书信送给李贞说：“我妻子的病越来越重，应当尽快医治，要是拖到今年冬天，恐怕就要变成顽疾，难以治愈了。”等到太后召集皇室宗亲前往明堂朝见时，诸王之间相互惊扰，说：“神皇打算在祭祀大典的时候，指使人告密，将皇室宗亲全部抓起来，斩尽杀绝。”李譔又伪造皇帝的玺书送给李冲说：“我遭到幽禁囚禁，诸王应当各自发兵前来救我。”李冲也伪造皇帝的玺书说：“神皇打算将李氏的社稷转交给武氏。”八月壬寅日，李冲召集长史萧德琮等人，命令他们招募士兵，同时分别通知韩王、霍王、鲁王、越王以及贝州刺史、纪王李慎，让他们各自起兵，共同进军神都洛阳。太后得知后，任命左金吾将军丘神积为清平道行军大总管，率军前去讨伐。
李冲招募到五千多名士兵，打算渡过黄河攻取济州；他先率军攻打武水，武水县令郭务悌前往魏州求救。莘县县令马玄素率领一千七百名士兵在半路截击李冲，又担心自己兵力不足，于是进入武水县城，紧闭城门坚守。李冲推来装满柴草的车辆堵塞县城南门，趁着风势放火焚烧城门，想要借着火势率军冲入城中；不料火刚烧起来，风向却突然逆转，李冲的军队无法前进，士气因此低落。堂邑人董玄寂奉命率领士兵攻打武水，他对人说：“琅邪王李冲与朝廷交战，这分明是谋反啊。”李冲听说后，将董玄寂斩首示众，手下的士兵见状恐惧不已，纷纷逃散到荒野沼泽中，无法制止，最后只剩下李冲的家僮和身边的几十个人。李冲只好率领残部逃回博州，戊申日，抵达博州城门时，被守门的士兵杀死，李冲从起兵到失败，总共只过了七天时间。丘神积率军抵达博州后，博州的官吏身穿白色丧服出城迎接，丘神积却下令挥刀将他们全部杀死，总共诛杀了一千多户人家。
越王李贞得知李冲起兵的消息后，也在豫州起兵响应，派兵攻陷了上蔡县。九月丙辰日，太后任命左豹韬大将军麹崇裕为中军大总管，岑长倩为后军大总管，率领十万大军前去讨伐，又任命张光辅为各路军马的节度使。太后下令削去李贞、李冲在皇室宗族名册中的名字，将他们的姓氏改为虺氏。李贞得知李冲兵败的消息后，本想将自己捆绑起来前往朝廷请罪，恰好他任命的新蔡县令傅延庆招募到两千多名勇士，李贞于是向部众谎称：“琅邪王已经攻破魏州、相州等数个州郡，拥有二十万大军，很快就会赶到这里。”他又征调豫州下属各县的士兵，总共得到五千人，将他们分为五支营队，任命汝阳县丞裴守德等人率领，还任命了五百多名九品以上的官员。李贞所任命的官员都是被迫从命，没有一个人有斗志，只有裴守德与他同谋，李贞将自己的女儿嫁给裴守德为妻，任命他为大将军，将他视为心腹。李贞让道士和僧人诵经祈祷，希望起兵能够成功，他身边的侍从和手下的士兵都佩戴着所谓的避兵符。麹崇裕等人率领的大军抵达豫州城东四十里的地方，李贞派遣小儿子李规和裴守德率军前去迎战，结果军队大败而归。李贞大为恐惧，关闭府门坚守不出。麹崇裕等人率军兵临城下，李贞身边的人对他说：“大王怎么能坐着等待被处死受辱呢！”于是李贞、李规、裴守德以及他们的妻子都自杀身亡。李贞和李冲的头颅都被割下来，悬挂在东都洛阳的宫阙之下示众。
当初，范阳王李蔼派遣使者告诉李贞和李冲说：“如果四方诸王能够同时起兵，事情就没有不成功的道理。”诸王之间相互联络约定，还没有最终确定起兵日期，李冲就率先发难，只有李贞仓促起兵响应，其他诸王都不敢发兵，因此李贞、李冲的起兵很快就失败了。
李贞将要起兵的时候，派遣使者告知寿州刺史越环，越环的妻子常乐公主对使者说：“替我转告越王：从前隋文帝将要篡夺北周的江山时，尉迟迥身为北周皇帝的外甥，尚且能够起兵匡救社稷。虽然最终没有成功，但他的威名震慑天下，足以称得上是忠义刚烈之士。何况你们诸王都是先帝的儿子，怎么能不把社稷安危放在心上呢！如今李氏王朝的处境危在旦夕，就像早晨的露水一样容易消散，你们诸王不舍生取义，还在犹豫不决，迟迟不肯发兵，难道要等到亡国之后再后悔吗！灾祸很快就要降临了，大丈夫应当做忠义之鬼，不要白白送死！”
等到李贞兵败后，太后打算将韩王、鲁王等诸王全部处死，命令监察御史、蓝田人苏珦审查他们密谋叛乱的罪状。苏珦经过审讯，没有找到确凿的证据，有人诬告苏珦与韩王、鲁王勾结同谋，太后召见苏珦责问此事，苏珦据理力争，毫不退缩。太后说：“你是品行高尚的读书人，我会另外委派你其他的职务，这个案件就不需要你审理了。”于是任命苏珦为河西监军，改派周兴等人审查此案。周兴等人于是将韩王李元嘉、鲁王李灵夔、黄公李譔、常乐公主等人逮捕到东都洛阳，逼迫他们自杀，将他们的姓氏全部改为虺氏，他们的亲属党羽也都被处死。
朝廷任命文昌左丞狄仁杰为豫州刺史。当时朝廷正在审理越王李贞的党羽，应当被判处死罪的有六七百家，被官府登记没收家产的有五千多人，司刑寺催促狄仁杰尽快执行死刑。狄仁杰秘密上奏太后说：“这些人都是被牵连连累的，我想公开上奏为他们申辩，又好像是在为叛逆之人求情；但如果知道他们是冤枉的却不说出来，又恐怕违背了陛下体恤百姓的仁爱旨意。”太后于是特意下诏赦免了这些人的死罪，将他们全部流放到丰州。这些人在流放途中经过宁州时，宁州的父老乡亲出城迎接慰劳他们说：“是我们的狄使君救了你们的性命啊？”众人相互搀扶着在狄仁杰的德政碑下痛哭，还为狄仁杰设立斋坛祈福，停留了三天之后才继续赶路。
当时张光辅还率领军队驻扎在豫州，手下的将士依仗着平定叛乱的功劳，向地方官府大肆索要财物，狄仁杰没有答应他们的要求。张光辅大怒说：“你一个州刺史，竟敢轻视本元帅吗？”狄仁杰说：“扰乱河南地区的，只有一个越王李贞而已，现在一个李贞死了，却出现了一万个李贞！”张光辅质问他这话是什么意思，狄仁杰说：“明公您率领三十万大军，所要诛杀的仅仅是越王李贞一人。豫州城中的百姓听说官军抵达，纷纷翻越城墙出城投降，投降的人多得踩出了一条条小路，明公您却纵容手下将士肆意抢掠，杀害已经投降的百姓来邀功请赏，使得田野上血流成河，这不是一万个李贞又是什么！我恨不得得到天子赐予的斩马剑，架在明公的脖子上，就算是死了也心甘情愿！”张光辅无法反驳，回到京城后，上奏说狄仁杰对他傲慢无礼，太后于是将狄仁杰降职为复州刺史。
丁卯日，左肃政大夫骞味道、夏官侍郎王本立一同担任同平章事。
太后召集皇室宗亲前往明堂朝见时，东莞公李融秘密派遣使者向成均助教高子贡询问对策，高子贡说：“你要是去了，肯定会被处死。”李融于是声称自己生病，没有前往洛阳。越王李贞起兵后，派遣使者邀约李融一同起兵，李融仓促之间来不及响应，又被下属官吏逼迫，只好将使者逮捕并上报给朝廷，因此被提拔为右赞善大夫。没过多久，李融被李贞的党羽牵连，冬季十月己亥日，在街市上被处死，家产也被官府没收。高子贡也因此受到牵连被处死。
济州刺史薛顗、薛顗的弟弟薛绪、薛绪的弟弟驸马都尉薛绍，都与琅邪王李冲串通谋反。薛顗得知李冲起兵的消息后，立即制造兵器，招募士兵；李冲兵败后，薛顗杀死录事参军高纂灭口。
十一月辛酉日，薛顗、薛绪被处死，薛绍因为是太平公主的丈夫，被判处杖责一百，最终饿死在监狱里。
十二月乙酉日，司徒、青州刺史霍王李元轨因为与越王李贞串通谋反，被废黜王位，流放到黔州，官府用囚车押送他前往流放地，走到陈仓时，李元轨去世。江都王李绪、殿中监成公裴承先都在街市上被处死。裴承先是裴寂的孙子。
左肃政大夫、同平章事骞味道向来对殿中侍御史周矩无礼，还屡次说周矩办事不力。恰好有人罗织罪名诬告骞味道，太后下令让周矩审理此案。周矩对骞味道说：“你常常责备我办事不力，今天我就为你把这件事办利落。”乙亥日，骞味道和他的儿子骞辞玉都被处死。
己酉日，太后前往洛水祭拜，接受“天授圣图”，皇帝、皇太子都随行陪同，朝廷内外的文武百官、四方少数民族的酋长按照各自的方位排列站立，珍奇的飞禽走兽、各种各样的珍宝陈列在祭坛前，典礼的仪仗和护卫队伍的盛大，是唐朝建立以来从未有过的。
辛亥日，明堂建成，高二百九十四尺，宽三百尺。明堂总共分为三层：下层按照四季划分，每个方向分别对应相应的颜色；中层按照十二时辰划分；顶部是圆形的穹顶，由九条龙簇拥支撑。上层按照二十四节气划分；顶部也是圆形的穹顶，上面安放着一只铁铸的凤凰，高一丈，用黄金装饰。明堂的正中央有一根十围粗的巨大木柱，上下贯通，所有的梁架、斗拱都以此为根基。明堂的下方环绕着一道铁制的水渠，模仿古代太学的辟雍形制。明堂被命名为万象神宫。太后在明堂设宴赏赐文武百官，大赦天下，允许百姓入内参观。将河南县改名为合宫县。太后又下令在明堂的北面建造一座五层的天堂，用来供奉巨大的佛像；天堂建到第三层时，就已经可以俯视明堂了。僧人薛怀义因为监造明堂和天堂有功，被任命为左威卫大将军，封为梁国公。
侍御史王求礼上书说：“古代的明堂，屋顶用茅草覆盖而不加修剪，屋椽用原木架设而不加砍削。如今的明堂用珍珠宝玉装饰，用彩绘丹青描画，铁铸的凤凰高耸入云，金饰的龙形隐现于云雾之中，从前商纣王的琼台、夏桀王的瑶室，也比不上这座明堂的奢华啊。”太后没有回复他的奏章。太后打算征调梁州、凤州、巴州的蜑族百姓，从雅州开凿山路打通道路，派兵出击尚未归顺的羌族部落，趁机袭击吐蕃。正字陈子昂上书劝谏，认为：“雅州边境的羌族部落，自从本朝开国以来，从来没有发动过叛乱。如今朝廷无缘无故要处死他们，他们心中的怨恨一定很深；况且他们害怕被朝廷诛灭，一定会像蜜蜂一样成群结队地发动叛乱。西山地区的叛乱一旦爆发，那么蜀地的边境城镇就不得不调兵驻守防备，战事长期无法平息，我愚昧地认为，西蜀地区的祸患，从此就要开始了。我听说吐蕃一直贪图蜀地的富饶，想要入侵已经很久了，只是因为蜀地山川险阻，关隘要塞难以通行，才没能发兵。如今朝廷却要扰乱边境的羌族部落，开凿险峻的道路，这是让吐蕃收罗逃亡的羌人，让他们充当向导来攻打边境，这简直是在借给敌人兵器、为盗贼清除道路，把整个蜀地拱手送给吐蕃啊。蜀地是国家的宝库，物产丰富，可以接济中原地区。如今掌权的人却贪图侥幸的利益，想要对西羌用兵，就算得到了西羌的土地，也不能耕种收获粮食，得到了西羌的财物，也不能使国家富裕，只会白白耗费财力人力，有损陛下的圣德，更何况这次出兵的成败还难以预料呢！蜀地所依靠的是地势的险要，蜀地百姓之所以能够安居乐业，是因为没有繁重的徭役；如今朝廷却要开凿蜀地的险要之处，征调蜀地的百姓去服徭役，险要的地势被打通，就方便了敌人的入侵，百姓被征调服役，就会耗损国家的财力，我担心还没有见到羌人和吐蕃的军队，蜀地内部就已经出现奸邪盗贼了。况且蜀地的百姓身体瘦弱，不熟悉行军作战，蜀地的山川阻隔辽阔，距离中原地区十分遥远，如今朝廷无缘无故地挑起西羌、吐蕃的祸患，我看要不了一百年，蜀地就会被外族占领了。朝廷近来废除了安北都护府，撤销了单于都护府，放弃了龟兹，舍弃了疏勒，天下人都一致称赞这是陛下的盛德之举，因为陛下致力于安抚百姓，而不是贪图扩张领土。如今崤山以东地区发生饥荒，关中、陇右地区民生凋敝，而掌权的人却听从贪婪之徒的建议，图谋动用武力，发动大规模的徭役，自古以来国家灭亡、家族败落，没有哪一个不是因为穷兵黩武造成的，希望陛下仔细考虑这件事。”后来，太后最终没有发兵出征。