不够“高贵”的身份困扰武德七年正月二十三日，即公元624年2月17日，武则天诞生在长安（今西安市）。父亲武士（577-635），官拜正三品工部尚书，封应国公。生母杨氏（579-670），出身名门，其父杨达是隋朝宗室宰相。这是大唐京城里的一个达官贵人家庭。传说武则天在襁褓中时，精通相术的袁天纲路过利州时曾到武士府第替一家人看相。这时长得“日角龙颜”、“神色爽彻”的武则天穿着男孩子衣服，正抱在乳母怀里。袁天纲走近仔细端详一番，又让她下地试行几步，大惊道：“此郎君子龙睛凤颈，贵人之极也。”又说：“若是女，当为天下主也。”

不论载入正史的这段看相故事是否无稽之谈，后来这个襁褓中的女主人公，确实成了天下之主，当了中国的女皇帝。武则天的家庭出身对她后来的发迹和一生的政治性格有深刻的影响。武士先世的事迹，唐以前史书俱不载，武则天以后的材料，包括长安元年（701年）武则天敕立的《攀龙台碑》在内，多虚美之辞，惟《太原事迹》透露一点武士起家的真实情况，说他：太原文水县人，微时与邑人许文宝以鬻材为事，常聚材木数万茎，一旦化为丛林森茂，因致大富？？及高祖起兵，以铠曹从入关，故乡人云：士以鬻材之故，果逢构夏之秋。另外，敦煌卷子S6502及S2658《〈大云经〉神皇受记义疏》谓武氏先世之姓氏为北方羽姓，柳存仁认为“此即史传所谓北朝胡姓也”，武则天之先世“亦即北朝时有汉族以外血统之家庭”。联系旧题柳宗元撰的《龙城录》关于武则天高祖武居常容貌的描写：“人呼为‘猴颊郎’，以居常颐下有须若猿颔也”，武则天的族属也成为扑朔迷离的谜团。大致武士先世不显。

他长兄武士“勤于稼穑”，在家务农，后来官拜司农少卿，“常居苑中，委以农囿之事”，是用其所长，和武士经营过木材，便做了工部尚书一样。早年武士走过请镇守太原的汉王杨谅引荐的门路。汉王反叛失败，武士受连累亡匿，改做木材生意，武家这才致富，是他抓住了隋炀帝大业年间到处大兴土木的发财机会。既“家富于财，颇好交结”，后来弄了个晋阳宫留守司铠参军的职务，因此有缘结识后来成为李唐开国皇帝的李渊。大业十一年（615年），李渊出任山西河东慰抚大使，翌年为太原留守，武士随之参与征讨历山飞等反隋武装，“行军于汾、晋，休止其家，因蒙顾接。”

引为司铠参军。武士“尝夜行，闻有称‘唐公为天子’者，登遣寻索，了无其人。又梦从高祖乘马登天，俱以手扪日月，于是具以状白，并献所撰兵书”，即《古今兵要》30卷。晋阳起兵后授中郎将兼司铠参军。霍邑之役，得封爵寿阳县公。从平京城，迁光禄大夫，封太原郡公，赐宅一区，钱三百万，五千段。武德元年（618年）八月六日诏表彰16名“太原元谋勋效者”，武士位居第十二，俨然厕身于太原元从功臣之列。细论起来，武士在晋阳起兵前态度有些骑墙。一方面，“尝阴劝高祖举兵，自进兵书及符瑞”，同时又受到隋炀帝派来监视李渊的副留守王威、高君雅的信任。