張萱是唐代畫家京兆(今西安)，此人生卒年月不詳，與武則天生年有重合的時間，現有《搗練圖》、《明皇納涼圖》、《整妝圖》、《衞夫人像》、《虢國夫人遊春圖》、《唐後行從圖》等傳世。由於多繪宮中仕女，推測張萱曾任過宮廷畫師，見過武則天，他畫筆下的武則天模樣，雖經美化，但應該還是比較可靠的。
現在出現頻率最高的武則天畫像，並不是《唐後行從圖》中的“唐後”，而是頭戴鳳冠的這張畫像，這大概也是大家心目中的武則天形象吧。此畫像出自明弘治十一年（1498）刻本《歷代古人像贊》，這張出現頻率最高的畫像，卻並不是最靠譜的，系明人的再創作，也是想像出來的吧。
武則天還有不少石像，目前最古老的一尊在她的出生地——四川廣元。據説此像與真實的武則天比較接近。很遺憾，這個接近真實的武則天卻被以前的某省長指示“美容”了：接受了海外華人捐的一筆款，給她臉上身上貼了金，把珍貴的歷史文物破壞了，弄得不倫不類——武則天石像成了一尊佛像。
説到佛，武則天真的與佛有緣，其與李治最終定下一世情，便是在出家做尼姑期間。後來她當了皇帝，大興佛寺，廣鑿佛像，可能便是出於對佛的感激吧。洛陽龍門石窟中有許多佛像，便是武則天時代開鑿的。龍門石窟中規模最大的露天摩崖大龕——奉先寺中，有一尊“盧舍那佛”，被不少學者認為是武則天44歲時的“寫真”。
據《造像銘》記載，奉先寺興建時，時為皇后的武則天曾“助脂粉錢兩萬貫”，同時親自參加了盧舍那佛的開光儀式，由此可知盧舍那佛與武則天之間應該有一定的關係，人們推測盧舍那佛是武則天的化身，並非空穴來風。如果真是這樣，此佛與武則天的真實相貌不會相差太多。
對武則天的模樣，文字上記載更豐富。其一稱，武則天模樣是“奇相月偃”。此説出自《則天大聖皇后哀冊文》，此冊文類似於現代的悼詞，系時國子司業崔融所撰，稱武則天“至哉坤德，沉潛剛克，奇相月偃，惠心泉塞……”
其二稱，武則天模樣是“龍睛鳳頸”。此説出自時相面大師袁天罡給武家兄妹相面的事情。出自《舊唐書·方伎》（卷二百一）：則天初在襁褓，天罡來至第中，乳母時抱則天，衣男子之服，天罡大驚曰：“此郎君子龍睛鳳頸，貴人之極也。”更轉側視之，又驚曰：“必若是女，實不可窺測，後當為天下之主矣！”
其三稱，武則天模樣是“方額廣頤”。此説出自《新唐書·諸帝公主傳》，其中“太平公主”條下稱，“主（太平公主）方額廣頤，多陰謀，後（武則天）常謂‘類我’。”這一説法比前兩種説法可信度都高，武則天與太平公主母女倆長得相，合乎現代遺傳學。
綜合這三種模樣，不難得出，武則天不會是范冰冰式的現代橢圓形的小臉美女，而是方額頭長四方臉，長相比較端莊、富態，還會有一種特殊氣質。結合袁天罡當年相面把她性別看錯的情節，進一步推測，武則天是有點男相的女人，——這與唐時女人以胖為美，崇尚陽剛大方，苗條、陰柔不受青睞的審美標準，倒是十分相符的。
