长安四年(704年)十二月，80岁的武则天因病避居迎仙宫。
武则天的病情很严重。朝堂无主，宰相也难见女皇。迎仙宫中只有张易之、张宗昌侍奉武则天左右，外人不得入内。史载：“则天不豫。张易之与弟昌宗入阁侍疾，潜图逆乱。”张易之兄弟有没有造反谋逆的计划呢?我们找不出确切的证据来。但张易之两人极有可能怕武则天去世后不仅权势不在，还可能大祸临头，所以结纳羽林军将帅和部分大臣以防不测也是可能的事情。反正当时长安城中出现了“易之兄弟谋反”的传闻和帖子。
张柬之和桓彦范、敬晖等大臣决定乘机诛杀张易之，逼病重的武则天让位，复辟唐朝。张柬之利用职权迅速安排桓彦范、敬晖两人担任羽林将军，掌握禁兵，为政变提供保障。当时皇太子李显在北门起居。桓彦范、敬晖利用禁军将军身份拜谒李显，密陈政变计划，得到太子的赞同。张柬之早年在外地担任刺史时，曾与荆州长史杨元琰一同泛舟。谈起武周的乱象，两人相互约定：“他日你我得志，当彼此相助，同图匡复。”张柬之此时也推荐杨元琰担任羽林将军，共同筹划政变。
神龙元年(705年)正月，武则天在迎仙宫的消息越来越少。政变集团决定就此发难。张柬之、桓彦范、敬晖联合左羽林将军李湛、李多祚、右羽林将军杨元琰、左威卫将军薛思行等率左右羽林官兵五百余人向宫中进发。其中李湛、李多祚前往东宫迎接皇太子李显。李显毅然出宫，走到了羽林军的前头。一行人走到玄武门时，官兵们看到太子出面，山呼万岁。张柬之、桓彦范等人就簇拥着李显冲向迎仙宫。在宫门口，守卫与叛乱者发生了小规模冲突。张柬之簇拥着李显轻易就斩关而入。当时武则天在迎仙宫的集仙殿养病。张易之、张昌宗两人就在集仙殿内，听到外面喧嚣，拿着兵器出来观看。在廊下，汹涌而来的羽林军将张易之兄弟当场杀死。张柬之等人事先还分派羽林军去各自的家中斩杀张易之的哥哥、汴州刺史张昌期，司礼少卿张同休。张家兄弟的脑袋很快就出现在天津桥南。长安的士庶百姓见了，没有不欢叫相贺的。有的人还脔割张家兄弟的肉，在一夕之间就只剩下骷髅架子了。
却说殿内的武则天听到外面人声杂沓，心知有变，撑起病体出来察看。她看到了张易之兄弟的尸体，看到张柬之等人持剑而来，大致知道了什么情况。武则天毕竟是政治老手。只见她缓缓地回到病床，聚敛精力厉声问道：“何人作乱啊?”张柬之推拥着李显，并示意武士们涌到武则天病床前，说道：“张易之、张昌宗谋反，臣等奉太子令入诛二逆，怕计划漏泄，所以事先没有禀报皇上……”
武则天强硬地打断张柬之的话，怒目瞪着李显，喝问：“这是你的主意?你怎么敢这么做?现在张家两兄弟已经伏诛了，你还不快回到东宫去!”
张柬之同样强硬地回答：“太子不能再返东宫了。以前高宗皇帝将太子殿下托付给陛下。现在太子年纪已长，天意人心都归顺太子。臣等不忘太宗、高宗皇帝的厚恩，所以奉太子诛贼，请陛下立即传位太子，上顺天心，下孚民望。”
武则天这才明白张柬之此行不单是为了诛杀张易之兄弟这么简单，而是冲着自己的皇位来着。这是逼宫。突然间，武则天感觉到一阵晕眩。她没有精力再跟儿子和大臣们理论了，只能默默地低下头。“谢皇上恩准!”张柬之朗声谢恩。
当时，相王李旦也率领南衙禁兵在宫外加强警备，配合宫内的政变行动。李旦和李显一样是个懦弱的皇子，他为自己今天的行动吓了一跳。一旁参与行动的儿子李隆基惊讶地看着父亲。李旦意识到在儿子面前要维持一个果敢、英武的父亲形象，忙挺直了腰板。就在他胆战心惊的时候，宫外传来了阵阵欢呼声。李旦的一颗心落了下来。