说起他们俩的关系，真的是一言难尽啊，毕竟这里面还有李治横叉一杠子。
但是，从历史格局来讲，他们之间只有以下两层关系。
夫妻关系
637年，14岁的武则天以功臣之女的身份入宫，成了李世民的妃子，很快被封为才人。
为什么武则天颜值高、举止美，只能当才人呢？
因为在看重门第的初唐时期，人们普遍青睐名门望族的女子，武则天的父亲武士彠原本是个木材商人，出身本就低微；幸而在高祖夺天下的时候出过力，封了官。
但是，天下就是这样，一朝天子一朝臣；武士彠作为高祖李渊身边的老人，并且在玄武门之变时也并没有出过什么力，所以太宗皇帝一登基，他们这些老臣当然会遭到清洗。
而且不久他就去世了，这下他们武家算是彻底的失了势，所以他的女儿进了宫后只做了一个才人，也是可以理解的。
此外，还有一点，李世民的燕妃和武则天的母亲有亲戚关系，毕竟武则天母家人跟隋朝皇室有点亲戚关系，所以武媚娘的入宫，背后也有可能是燕妃出了力。
可是为什么直到649年李世民去世，武则天还一直只是一个才人呢？
我们先来看看当时的后宫规制：皇后；正一品的贵、淑、德、贤四妃；正二品的九嫔；正三品的婕妤(9人)；正四品的美人(9人)；正五品的才人(9人)；正六品到正七品的宝林、御女、采女各27人；才人属于正五品，级别较低。
但是最核心的问题是他入宫时，就是才人，足足在后宫呆了12年，她没能再向前进一步，也没有怀孕生子，足见她有多不受宠。
公媳关系
其实，武则天也是非常聪明的，他知道该寻找靠山了，至少保障自己的后半辈子吃喝不愁，在李世民晚年患病期间，李世民的儿子李治经常在床前尽孝，一找到机会的武则天就和李治眉目传情，暗通款曲，两人联合给李世民带了一顶大大的绿帽子，不过李世民对此并未察觉，不久便去世了。
李世民死后，按照规定，没有生育子女的宫女要到感业寺出家为尼。
这个时候，在感业寺里，武则天想方设法和李治取得联系，让他在李世民的忌日去了感业寺，李治正好也按耐不住对武则天的思念，正好借口去感业寺烧香的机会，多次和武则天幽会。
公元651年，武则天为了对付萧淑妃，就把武则天接进宫中，做了李治的妃子。
她本人也不傻，在回宫的第二年，迅速生下长子李弘，并被封为二品的昭仪，有了儿子的保障，武则天的胃口开始变大了，她先是帮助王皇后扳倒萧淑妃后，又开始和王皇后为敌，为了当上皇后不惜杀死刚生下不久的女儿安定公主。
最终成为皇后，不久，外廷的长孙无忌、褚遂良、于志宁、韩瑗等人或免或贬。自此，武则天正式成为李治的妻子，李世民的儿媳妇。
武则天和李世民有过一段夫妻关系。唐太宗李世民听说她仪容举止美，召她入宫，封为五品才人，赐号“武媚”，后世讹称武媚娘。但武则天并未得到李世民的宠爱，做了十二年的才人，地位始终没有得到提高。但在李世民病重期间，武则天和太子李治开始建立了感情。
武则天（后自名武瞾）为唐朝开国功臣武士彟次女，母亲杨氏（出身隋朝皇室，父亲为隋朝观德王杨雄之弟、遂宁公杨达），祖籍并州文水县（今山西省吕梁市文水县）。武则天于武德七年（624年）生于利州（今四川广元），一说生于长安（今陕西西安），还有洛阳说。有异母兄长武元庆、武元爽，另有同母姐妹两人，一位是韩国夫人武顺（史书称武顺为其姐，《武顺墓志》称其妹），另一位是郭夫人。
贞观十一年（637年）十一月，唐太宗驾幸洛阳宫，听说十四岁的武则天“容止美”，遂召她入宫，封为五品才人，赐号“武媚”。武则天入宫前，向寡居的母亲杨氏告别时说：“侍奉的圣明天子，岂知非福？为何还要哭哭啼啼、作儿女之态呢？”
对于李世民在位时期武则天在宫中的生活，史书并没有详细的描述，仅见武则天在晚年时回忆自己为李世民驯马一事。李世民有马名叫狮子骢，肥壮任性，没有人能驯服它。武则天当时侍奉在侧，对李世民说：”我能制服它，但需要有三件东西：一是铁鞭，二是铁棍，三是匕首。用铁鞭抽打它，不服，则用铁棍敲击它的脑袋，又不服，则用匕首割断它的喉管。“李世民听后，颇为夸赞武则天的志气。但武则天并未得到李世民的宠爱，做了十二年的才人，地位始终没有得到提高。但在李世民病重期间，武则天和太子李治开始建立了感情。
贞观二十三年（649年），李世民驾崩，武则天依例与部分没有子女的嫔妃们一起入长安感业寺为尼，但她与新即位的高宗李治一直藕断丝连。永徽元年（650年）五月，李治在为祭奠李世民周年忌日而入感业寺进香时，又与武则天相遇。两人相认，并互诉离别后的思念之情。因无子而失宠的王皇后看在眼里，便主动向李治请求将武则天纳入宫中，企图以此打击她的情敌萧淑妃。李治早有此意，当即应允。永徽二年（651年）五月，李治的孝服期已满，武则天便再度入宫。
显庆四年（659年）四月，武则天与李治达成共识：将长孙无忌、于志宁、韩瑗、来济等人削职免官，贬出京师。至此，李治基本实现了君主集权。“废王立武”事件沉重打击了关陇集团，自魏晋南北朝以来皇权不振的情况被改变，对中国历史产生了非常大的影响。
证圣元年（695年）正月一日，武则天加号“慈氏越古金轮圣神皇帝”。十六日，薛怀义因失宠而密烧天堂，延及明堂，致使二堂俱毁 ，她遂下诏重建明堂。二月，去“慈氏越古”之号。四月，天枢建成，柱身碑刻百官及四夷酋长名，武则天亲题“大周万国颂德天枢”。