现太后病危，小人居侧，东宫太子乃大帝亲儿，宗社危急。将军果有报恩之心，今正其时也！”
李多祚指天地发誓：“苟利国家，惟公所使！”
说动李多祚的主力禁军，其余就容易得多。张柬之又委任心腹杨元琰为右羽林将军，以桓彦范、敬晖以及李湛皆为宫中禁军首领，准备起事。
事前，桓彦范、敬晖二人谒见太子李显。当时，李显为侍母皇疾病，于北门起居，所以，见他也很有容易。二人向李显说明来意，“太子许之”。
神龙元年（公元705年）正月癸卯日，张柬之、桓彦范、崔玄瑋等人率领左右羽林兵五百多人急行至玄武门占领宫中战略要地（此玄武门是洛阳玄武门，与长安皇宫的玄武门一样重要）。同时，派李多祚、李湛以及驸马都尉王同皎率人往迎皇太子。
时已至此，李显倒打起退堂鼓，显示出此人和他老爸高宗是一根藤上的软瓜。他隔着门，说：“圣躬（武则天）身体不适，此行怕有惊动。公等且止，待日后再说。”
王同皎急了，说：“先帝以宗社付殿下，却横遭幽废。人神共废，二十三年矣。如今，北门南牙，诸将士同心协力，诛凶竖，复李氏社稷，希望您速至玄武门，以慰众望。”
李显不答。
左羽林将军李湛高声道：“诸将弃家族性命于不顾，与宰相等同心协力，匡辅社稷，殿下奈何不哀其至诚，忍心置他们于死地。我等微命，诚不足惜，愿殿下自出止之。”
得悉文臣、武将皆出力，李显心中小算盘飞了半天，终于勉强跟随众人，一起往玄武门进发。
古人讲求师出有名。有了李显这么一个“大招牌”，行事就变得非常容易。李同皎把老胖太子抱上马，众人随后，直冲玄武门，与附近集结的张柬之等人合军，斩关而入，一直冲到迎仙宫中武则天养病的长生殿。
张易之、张昌宗两兄弟刚刚给老太太揉完身子喂完药，听见外面稀里哗啦满院子兵甲刀剑以及军靴声，急忙出门观瞧。灯笼高挑，没走几步，只见明晃晃数百刀剑左右上下竖砍横劈，两个美男子立时变成血淋的尸块。
武则天刚迷糊睡着。猛惊醒，忽见床围满是手执刀剑的军将，众人脸上、身上以及甲胄上溅满鲜血。“谁在作乱？”武老太太惊问。
“张易之、张昌宗谋反，臣等奉太子令诛杀二人。称兵宫禁，臣等死罪。”李湛回答。
李湛是武则天当皇后的心腹李义府少子。李义府病死于流放地后，武则天念起昔日旧情，把他一家子又接回京城，优先抚恤。因此，看见李湛如此说，武则天叹气，“爱卿亦是诛易之军将？我待汝父子不薄，何至于是！”
老妇人喘了几口，转头又对一直哆哆嗦嗦不敢抬头的李显说：“哦，也有你份儿，那两个小子既然已经杀掉，你可以回东宫去了。”
桓彦范进前施礼，朗声道：“太子怎能再还东宫！昔天皇（高宗）以爱子托付陛下，今年岁已长，天意人心，久思李氏。愿陛下传位太子，以顺天人之望！”
武老太太不答。她心中黯然，知道事势如此，只能让太子复位。
看见崔玄瑋也一身戎装、手持长剑，武则天沉脸对他说：“别人皆因人而进，惟有爱卿你是朕亲自提拔，也参加此事呀？”
崔玄瑋丝毫无愧，回言：“此乃所以报陛下之大德。”
于是，众人连夜派兵逮捕张昌期、张同休、张昌仪等人，就地处决，五个兄弟的首级全被高悬于天津桥南。至于张氏兄弟同党，也一并逮捕入狱。
中宗即位，复国号为唐，大赦天下。自此，“大周”消失，天下重归李氏。拜皇弟相王李旦为太尉，加太平公主号为镇国太平公主。李唐皇族昔日被杀被废者，子孙皆复宗室属籍，“仍量叙宫爵”。一年多前，中宗爱子李重润与妹妹永泰郡主和妹夫武延基三人饮酒，聊天时，聊到了张氏兄弟出入太后卧室之事。其实，三个人也是好奇，老奶奶这么大岁数，还能那个，真让人奇怪。这些私房话，很快为人所告，武则天大怒，孙子、孙女敢议论老奶奶我的“性生活”，这还了得，她唤中宗大骂。中宗惶恐，回东宫后，马上逼儿子、女儿自杀。李重润死时，年仅十九岁。永泰公主还是一尸两命，当时她已经身怀有孕。
无论老妇人如何阴毒，武则天毕竟是自己亲妈，唐中宗把老太太“徙居”上阳宫后，仍帅百官上诣，上太后尊号为“则天大圣皇帝”。老妇人躺在床上，眼瞪上方虚空，充满怨毒，却也无可奈何。
病榻緾绵，武则天又拖了近十个月，年底才咽下最后一口气，时年八十三。“遗制祔庙，归陵，去帝号，称则天大圣皇后。其王（皇后）、萧（淑妃）及褚遂良等子孙亲属当时缘累者，咸令复业。”如此凶残暴虐老妇人，临死似有所悟，可能也并非她的本意。
清朝历史学家赵翼感慨：
“古来无道之君好杀者，有石虎、苻生、齐明帝、北齐文宣帝、金海陵炀王，其英主好杀者，有明太祖，然皆未有如唐武后之忍者也。自其初搤死亲女，以诬王皇后，绝毛里之爱，夺燕昵之私，固已非复人理。及正位后，王后、萧良娣被废，各杖二百，反接投酿瓮中，曰令二妪骨醉。数日死，犹殊其尸。并窜长孙无忌、褚遂良等至死，又杀上官仪。其出手行事，即凶焰绝人，然此犹曰妒者常情，不得不害人以得已也。称制后欲立威以制天下，开告密之门，纵酷吏周兴、来俊臣、邱神勣等起大狱，指将相俾相连染，一切案以反论，吏争以周内为能，于是诛戮无虚日。大臣则裴炎、刘祎之、邓玄挺、阎温古、张光辅、魏玄同、刘齐贤、王本立、范履冰、裴居道、张行廉、李元素、孙元亨、古抱忠、刘奇等数十人，大将则程务挺、李光谊、黑齿常之、赵怀节、张虔勗、泉献诚、阿史那元庆等亦数十人，庶僚则周思茂、郝象贤、弓嗣业、弓嗣明、弓嗣古、郭正一、弓志元、弓彭祖、王令其、崔詧、刘昌从、刘延景、柳明肃、苏践言、白令言、乔知之、阿史那惠、杜儒童、张楚金、元万顷、苗神客、裴望、裴琏、韦方质、刘行实、刘日瑜、刘行感、张虔通、云宏嗣、李安静、裴匪躬、范云仙、薛大信、来同敏、刘顺之、宇文全志、柳璆、阎知微等数十百人，皆骈首就戮，如刲羊豕。甚至邱神勣、来俊臣向为后出死力以害朝臣者，亦杀之。其流徙在外者，又遣万国俊至岭南，杀三百余人，又分遣六御史至剑南、黔中等郡，尽杀流人，皆惟恐杀人之人，刘学业所杀九百余人，其余少者亦不减五百，虽明祖之诛胡、蓝二党，不是过也。然此犹曰中外官僚，非戚属也。越王贞、琅琊王冲起兵谋复王室，事败被诛，于是杀韩王元嘉、鲁王灵夔、范阳王霭、黄公譔、东莞公融、霍王元轨、江都王绪、舒王元名、汝南王玮、鄱阳公諲、广汉公谧、汶山公蓁、恒山王厥、江王知祥及其子皎、嗣郑王璥、豫章王亶、蒋王炜、安南郡王颖、鄅国公昭、滕王元婴子六人、纪王慎之子义阳王琮、楚国公璿、襄阳公秀、广化公献、建平公钦、曹王明及诸宗室李直、李敞、李然、李勋、李策、李越、李黯、李元、李英、李志业、李知言、李元贞、钜鹿公晃等数十百人，除其属籍，幼者流岭表，又为六道使所杀，虽萧鸾之杀高、武子孙，完颜亮之杀太祖、太宗子孙，亦不进过也。然此犹曰李氏宗室，非武族也。武元庆、元爽则后兄也，惟良、怀运则后兄子也，元庆、元爽寻坐事死。后姊之女为高宗所私，封魏国夫人，后私毒之死，又归罪惟良、怀运，杀之。然此犹曰异母兄侄，本不相睦也。若高宗子则后之诸子也，后宫所生忠，已立为皇太子，因武后有子弘，甘让储位，改封梁王，乃废流黔州，赐死。泽王上金，后宫杨氏所生，许王素节，萧淑妃所生，武三思讽周兴诬以谋反，缢素节于驿亭，上金闻之亦自缢，上金七子、素节九子并诛，幼者悉囚雷州。然此犹曰非已所生也，太子弘则后亲子，立为储贰，贤德闻天下，以其请萧淑妃女之幽于掖廷者出嫁，遂恶之，又以其聪睿不便于已，竟酖之死。弘既死，立其弟贤为太子，亦后亲子也，又以触忌而使人发其阴事，高宗欲薄其罪，后曰：“大义灭亲，不可赦。”乃废为庶人，流巴州，后又遣邱神勣逼杀之，并杀其子光顺。仅一子守礼，亦幽于宫中，屡被杖。又中宗子邵王重润，则后孙也，永泰公主，则后女孙也，主婿武延基，则女孙婿也，三人尝私言张易之等出入宫中，恐有不利，后闻之，咸令自杀。太平公主夫驸马薛绍，则亲女婿也，亦以私怒杀之。此则因纵欲而杀亲子孙，天理灭矣。然此犹不便于纵欲而害之也。薛怀义入侍床第，宠冠一时，至命为行军大总管，率十八将军击默啜，以宰相李昭德、苏味道为其长史司马，可谓爱之极矣，后以嫌即令太平公主伏有力妇人数十，缚而杀之，畚车载其尸还白马寺。斯又情之最笃者，亦割爱而绝其命矣……真千古未有之忍人也哉！”
如此残暴无情的妇人，当时和后世亦有不少辩护者，认为武则天时代是“僭于上而治于下”，其人仍是“杰出女政治家”，并以户口增长为例，高宗永徽年间只有三百八十万户，武则天死时，唐朝增至六百二十万户——笔者认为，这些发展，皆是高祖、太宗治下，特别贞观之治后的发展惯性使然，如果没有武后侫佛、滥封的骄侈淫逸，唐朝本来应该会更兴旺才是。
而且，武后成为“天后”以后，即她掌握真正的国家大权以来，唐朝对外势力也开始有萎缩迹象。