關於武則天之死，史書上記載不詳，只描述了武則天得了小病，然後突然去世。
《舊唐書》：神龍元年
（705年）
正月，太后疾甚、不豫。《唐大詔令集》：神龍元年正月二十三，微加風疢（疹）。
705年，武則天去世，享年83歲。以這個年齡而言，武則天是高壽而亡。但考慮到武則天是在神龍政變中被推下皇位，所以又難免讓人懷疑唐中宗李顯蓄意謀殺了武則天，畢竟史書記載的武則天只是小病而已。
那麼，武則天死因究竟如何呢？一塊唐朝墓誌銘，揭開了武則天死因之謎。
在陝西唐中宗定陵的陪葬墓中，考古專家挖出一塊墓誌銘，這就是《唐王同皎墓誌》，裡面就提及了武則天死因問題。
所謂王同皎，即唐中宗李顯女婿，武則天孫女婿，是神龍政變的主要推手之一，後來在謀誅武三思時，遭到著名詩人宋之問的出賣而被殺。寫下“近鄉情更怯，不敢問來人”的宋之問，雖然才高八斗，但人品卻極其堪憂，卻出賣了幫助他脫困的王同皎。
《唐王同皎墓誌》：
時則天皇帝春秋高，加有風疾，張易之及弟昌宗共利顛頤，俱承先比，居中專制……。
這一段話說的是神龍政變之前，武則天的身體狀況，其中提到了武則天“
春秋高，加有風疾
”很重要：春秋高是年齡大，風疾（中風）就更嚴重了，代表武則天患有心血管類疾病，隨時都可能去世。
史書和考古發現，也佐證了《唐王同皎墓誌》的記載。
《資治通鑑》：聖歷二年（699年）二月，太后不豫，遣使禱少室山，疾小愈。長安四年（704年）七月，服神丹有驗。
顯然，武則天早就患有疾病，只是沒有記載具體是什麼病。但考古發現的一件事，或許有助於推測武則天的死因。
1982年，登封縣農民屈西懷在嵩山採藥時，意外發現一塊金簡，後來考古專家確認：這是惟一一件屬於武則天的文物，講述的是公元700年時，武則天希望除罪，所以金簡被命名為“武則天除罪金簡”。
眾所周知，武則天為了大權獨攬，幾乎殺盡李唐宗室，699年生病之後，或許因此擔憂身後之事，於是公元700年在嵩山上投下這一塊除罪金簡（見下圖）。
然而問題在於，武則天會得什麼病呢？如果只是普通或常見的病症，以武則天女強人的意志，應該不會輕易去“除罪”，唯一解釋是這種病很麻煩，有些莫名其妙，讓武則天內心恐懼，不得不相信因果報應之說。
結合《唐王同皎墓誌》記載，就不難確定了：武則天患有中風疾病，出現了行動不便，甚至半身不遂。
根據史書記載，晚年武則天“病篤”基本上足不出戶，在迎仙宮臥床不起，導致男寵張易之兄弟把持朝政。之所以出現這一現象，可能就因為武則天中風後的無奈之舉，否則以武則天的權利慾，又豈會將權力交給別人？更深一步的說，神龍政變能夠成功，或許與武則天狀況不好有關，對朝廷掌控力不足，才給了張柬之、王同皎等人機會。
神龍政變之後，武則天就猶如玄武門之變後的李淵，只是一個被軟禁起來的老婦人，手上沒有權力，親兒子李顯又何必謀殺她呢？更何況，李顯並非一個雄才大略之輩，反而在武則天的強勢之下，李顯性格極其軟弱。
因此，武則天應該是病死，而且應該死於中風，並非唐中宗李顯謀殺。尤其神龍政變、男寵張易之被殺等，又加劇了武則天的病情，最終退位大半年之後，一代女皇武則天就此溘然長逝。