唐太宗晚年，太子李承乾與魏王李泰爭奪帝位，結果都被廢掉，立第九子晉王李治為太子。貞觀二十三年（649年），唐高宗李治即位，唐朝都城遷至洛陽，以洛陽為東都，唐朝兩京制從此開始。[5]即位之初，他繼續執行唐太宗制訂的各項政治經濟制度，與長孫無忌、褚遂良等共同輔政。君臣紛紛牢記太宗的遺訓遺囑，奉行不渝太宗訓令納諫、愛民。
李治即位后，對群臣宣布：“事有不便於百姓者，悉宜陳，不盡者更封奏。并日引刺史入閣，問以百姓疾苦；太宗訓令崇儉，唐高宗即召令：“自京官及外州有獻鷹隼及犬馬者罪之。”[6]唐高宗君臣們蕭規曹隨，照唐太宗時法令執行，故永徽年間，邊陲安定，百姓阜安，有貞觀之遺風，史稱“永徽之治”。其在位期間，唐朝的領土最廣。
武周時期
中國歷史上唯一一位女皇帝武則天
唐高宗中期以后，朝廷實權逐漸由武則天掌握。武則天原為唐太宗的才人，唐太宗死后被唐高宗召入宮中。武則天在權力斗爭中獲勝，被立為皇后，史稱“素多智計，兼涉文史”。公元660年，唐高宗因身體原因，讓武則天處理朝政，武則天因此與唐高宗并稱為“二圣”。唐高宗死后，太子李顯即位，是為唐中宗。因與唐中宗不合，武則天不久將其廢為廬陵王，改立四子李旦為帝，是為唐睿宗。690年，武則天平定徐敬業反叛，廢唐睿宗，繼皇帝位，改國號為周，史稱武周，定都洛陽，改洛陽為神都，降李旦為皇嗣，武則天成為中國歷史上唯一的一個女皇帝。[7]武則天掌權與稱帝期間，科舉制度得到進一步完善；武則天開創了殿試和武舉。武則天掌權及稱帝期間打擊了關隴集團，大力提拔科舉出身的官員，時稱“北門學士”，很多是來自中原、關東與江南等地的士人得到提拔，如狄仁杰、張柬之、張仁愿、姚崇等名將。武則天稱帝期間，社會文化藝術亦有所進步，當時佛教大興，武則天時期的佛寺興建頻繁，擴建的洛陽龍門石窟為這一時期的代表。史稱武則天時期為“上承貞觀，下啟開元”或“政啟開元，治宏貞觀”。
神龍元年（705年），敬琿和宰相張柬之等發動神龍政變，逼迫武則天退位，李顯復位，恢復了大唐國號，李旦被立為相王。唐中宗卻一直受到韋皇后、女兒安樂公主和武則天的舊有黨羽武三思等人的影響，張柬之和敬琿等人先后被流放或誅殺。韋皇后有意成為第二個武則天，安樂公主則曾要求被立為皇太女。在景龍四年（710年）韋皇后和安樂公主合謀毒殺唐中宗，韋皇后立溫王李重茂為帝，是為唐殤帝，并欲加害相王李旦。李旦之子，當時是臨淄王的李隆基，在太平公主協助下發動唐隆政變，誅殺韋皇后、安樂公主及武氏殘余勢力，擁立李旦復位。
開元盛世
唐睿宗李旦復位后，其妹太平公主與太子李隆基發生權力之爭。延和元年（712年），唐睿宗讓位于李隆基，是為唐玄宗。次年，唐玄宗將太平公主賜死，黨羽或殺或逐，結束了朝廷內斗。
各版開元疆域圖(3)唐玄宗登基以后整頓諸多弊政，在政治上提拔姚崇、宋璟、張嘉貞、張說、李元纮、韓休、張九齡等賢臣為相，整飭**的吏治，并建立了一套監察制度，精簡官僚，裁減冗官，設采訪使發展節度使制度，導致地方權力增大；經濟上推崇節儉、抑制佛教，并幾近荒廢的義倉制度，又通過括戶等手段緩解土地兼并導致的逃戶問題；軍事上改府兵制為募兵制，并興復馬政，對外收復了遼西營州，及唐睿宗時期賜給吐蕃的河西九曲之地，并再次降服契丹、奚、室韋、靺鞨等政權，西域方面吞并大小勃律并且攻滅突騎施，塞北政權方面降服復國的后突厥，后又扶持回鶻剪滅后突厥。
唐玄宗統治下，唐朝國力空前強盛逐漸步入盛世，史稱“開元盛世”。