政变集团中的骨干分子是张柬之、敬晖、袁恕己、桓彦范、崔玄以及姚崇等人，他们都是狄仁杰的门下桃李，早就以匡复唐室为己任，也是发动政变的主要策划者。这次政变之所以能一举成功，关键是得到了李唐宗室的参与与支持。
这一时期由于李唐宗室大都被诛戮，幼弱者皆流放岭南，所以朝廷内的李氏子弟主要就是太子李显、相王李旦及诸子，此外还有太平公主等人。相王李旦曾当过皇帝，后又降为皇嗣，此时虽为亲王但其影响非一般亲王可比，在武则天晚年为了缓和与武氏家族的紧张关系，他又历任各种要职，多次为行军元帅，统兵出征，因而具有一定势力。他为了使李唐政权能够尽快恢复，也积极参与了这次政变，并发挥了关键作用。政变当天，李旦与袁恕己率南衙兵，以备非常。所谓南衙兵即诸卫宿卫军队。他虽未率军攻入宫中，然以诸卫军队控制洛阳全城，防止意外情况发生，对保证政变能顺利进行起了重要作用。这种分工与部署显然是事先商议好的。正由于相王李旦在这次政变中立有大功，所以中宗即位后，号为“安国相王”，并要册立为皇太弟，李旦坚决推辞不从。
太平公主为唐高宗少女，武则天所生，与太子李显、相王李旦为同胞兄妹。武则天对她宠爱异常，高宗仪凤年间，吐蕃请求太平公主下嫁，武则天舍不得她离自己远嫁，遂将公主度为女道士，并为她专门修建了道观，以拒绝吐蕃的求婚请求。后嫁给驸马都尉薛绍，薛绍死后，武则天杀武攸暨之妻，然后把太平公主嫁给他。太平公主“方额广颐”，颇有心计，武则天常说“类己”，也就是说和武则天很相像。正由于此，她经常参与宫中谋议，“宫禁严峻，事不令泄”，太平公主也时时自检，从不向外泄露，因而更加获得武则天的宠信。史载：“二十余年，天下独太平一公主，父为帝，母为后，夫为亲王，子为郡王，贵盛无比。”唐制，公主食邑不超过300户，惟独太平公主为350户，到了圣历年间，已经累加到3000户。由于太平公主深得武则天宠信，依附于她的人也不少，是一个颇有势力的人物，非一般公主可以类比。由于她和二张的矛盾，加之太平公主自认为是李唐后裔，当她看到其母年老多病，不愿江山易于他人之手，所以她也参与了这次政变密谋。至于太平公主在这次政变中到底发挥了什么具体作用，史书缺载，只说她“预诛张易之谋有功，进号镇国太平公主。”中宗还把她的食邑扩大到5000户，“赏赐不可胜纪。”可见太平公主在这次政变中还是发挥了很大的作用。
太子李显作为政变成功后的最大受益者，自然不可能不参与政变密谋。史书记载说，当张柬之等人正在策划此事时，姚崇从灵武（治今宁夏灵武西南）回到洛阳，张柬之便与他仔细商议了政变计划，然后派桓彦范、敬晖去谒见太子，“密陈其策，太子许之。”从这个记载看，政变计划最后确定后，是经过了李显认可与批准。当然不会是直到这时李显才知道此事，肯定是自始至终参与了策划，因为事先不取得李显的同意和支持，政变者不敢贸然策划此事，没有太子的支持，仅凭张柬之等五六人的力量也发动不了这场政变。从种种迹象看，太子李显的亲属也参与了此事，如内直郎、驸马都尉王同皎，他既是东宫官员，又是李显的女儿安定公主的丈夫。此人为政变集团的骨干分子，政变时率禁军攻入玄武门，为斩杀二张者之一。
此外，武氏诸王也不是铁块一块，他们的靠山是武则天，自然不愿她垮台，但是他们也与二张有矛盾，所以当以诛戮二张为名的政变爆发后，他们中的一些人显然是采取了观望态度，没有采取任何保护武则天的行动。如左羽林大将军武攸宜就是这样的一个人。他是武惟良之子，封建安王，历任左、右羽林大将军，“总禁兵前后十余年。”中宗即位后，他仍旧任羽林大将军，没有削去他的兵权。这就说明武攸宜尽管没有参与政变，但也没有阻止政变，所以才能继续掌握禁军兵权。
太平公主的丈夫武攸暨也是一个观望者。太平公主积极参与政变密谋，武攸暨不会没有觉察，但没有泄露此事。中宗即位后，敬晖等朝臣奏请罢去诸武王爵，中宗不同意，“更言攸暨、三思皆与去二张功，以折晖等。”中宗说武攸暨参与了政变密谋，固然不一定可信，但他不反对诛杀二张的政变却是可以肯定的。至于中宗说武三思参与此事，没有任何依据，当是不愿罢诸武王位的一种托词。部分武氏诸王的观望态度，有利于政变计划的顺利实施。
政变集团的主要骨干分子还有李多祚、薛季昶、杨元琰、李湛等人，他们都在政变中发挥了重要作用。
李多祚，世代为本族酋长。此人骁勇善射，以军功升任右羽林大将军，前后掌禁军、宿卫北门（玄武门）20余年。如果没有此人的参加，政变将难以成功。于是张柬之等便主动去争取李多祚，动员他参加政变。张柬之问李多祚：“将军在北门多长时间？”回答说：“近30年。”张柬之又问：“将军金章紫授，贵宠于当代，位极武臣，难道不是大帝（高宗）之恩吗？”回答说：“是的。”张柬之进一步指出：“将军既然深感大帝之恩，能够报答吗？大帝之子现在东宫，张易之兄弟擅权，朝夕相逼，危殆万分。社稷之重系于将军，如愿报大帝之恩，正在今日。”李多祚听了此话以后，情绪激动，慨然说：“只要有利于王室，多祚愿意听从相公指使，即使危及妻子儿女性命也在所不惜。”并且指天地神灵发誓，辞气慷慨，“义形于色。”争取李多祚的成功是唐室得以恢复的关键条件之一。
薛季昶，绛州龙门（山西河津）人。他早年上书，得到武则天的赏识，自布衣进擢为监察御史，由于推按刑狱公正平允，逐步被提升为给事中。可以说薛季昶也是一个由武则天一手提拔起来的官员。薛季昶性果敢、能任事，契丹孙万荣等起兵时，夏官郎中侯味虚领兵征讨，不胜，于是散布契丹军有龙蛇为前导，所以官军不能取胜的谣言，实际是为自己的无能怯战遮掩。武则天遂任命薛季昶为河北按察使，前往查处此事。薛季昶日夜兼程，赶往河北前线，将侯味虚斩首，然后奏闻。此举威震军中，使那些畏惧不战的军将不敢再玩寇贻误战机，同时也鼓舞了士气，使谣言不攻自破。返回洛阳后不久，升任御史中丞。不过薛季昶在仕途上并非一帆风顺，和那个时代的大多数朝士一样，也经历了许多磨难。他在御史中丞任上不久，就被贬为地方官，长期在岭南一带任职，后调任雍州（治今陕西西安）长史，长安中调文昌左丞、洛州长史。洛州长史是实际上的洛阳地区行政长官，他利用这个方便条件为政变的准备做了大量的工作。薛季昶这个人很有见识，二张被诛后，他曾劝张柬之、敬晖乘机诛杀武三思，不听，他叹息说：“吾不知死所矣。”后果如其言。
杨元琰，虢州阌乡（河南灵宝西）人，为汉太尉杨震第十八代孙。早年担任过州参军、县令等小官，由于政绩突出，考课第一，被提升为永宁军副使，历任安南副都护、荆州长史。他是在荆州长史任上与张柬之相识的，并相约匡复唐室。张柬之拜相后，遂引荐杨元琰任右羽林将军，参与了这次政变。中宗即位后，武三思专权用事，杨元琰知大祸未已，遂请求辞职，削发为僧。后来张柬之等5人果然被诬陷而死，而杨元琰却未受株连。后历任刑部尚书、太子宾客，开元六年（718）卒，终年79岁。
李湛，瀛州饶阳（河北饶阳）人，是武则天的宠臣李义府的少子。他6岁时，因其父之故，得授周王府文学，逐渐升任为散骑常侍，袭封河间郡公。李湛与其父李义府不同，深沉而有见识，对二张恃宠弄权深恶痛绝，有匡复唐室之志。张柬之谋诛二张，知李湛忠义可谋大事，遂引荐他充任左羽林将军，掌握禁军。政变当天李湛等奉皇太子从玄武门斩关而入，斩二张立奇功。中宗即帝位，拜右羽林大将军，进封赵国公，食实封500户。开元中卒。李义府在高宗时积极支持武则天为皇后，拜相之后恃宠专权，贪赃受贿，排挤正直朝士，作恶多端，为士人所不齿。而李湛却被视为中兴功臣，人们并不以其父的缘故对他加以贬斥，后来崔义玄还根据他的事迹，为他专门撰有别传。
此外，参与政变策划的还有左威卫将军薛思行、职方郎中崔泰之、司刑评事冀仲甫、检校司农少卿翟世言、左羽林将军赵承恩等一大批文武官员。如此之多的文武官员参与此事，充分说明二张等一小撮人的行径的确不得人心，同时也表明广大朝士对老病缠身的武则天仍眷恋帝位，不肯禅位于太子而大为不满。尽管有些朝士没有直接参加这次宫廷政变，并不等于他们对二张的行为无动于衷，或者说他们都不拥戴李显恢复帝位如宰相朱敬则，曾密对敬晖说：“公若假太子令，举北军诛易之兄弟，两飞骑力耳。”从政变之后朝廷内外乃至全国各地的平稳状态看，人心的向背是十分明显的。这与武则天临朝称制后，国内的起兵与骚乱，人们的议论纷纷，使她不得不以暴力手段相镇压的情况，形成了鲜明的对照。可惜的是中宗李显却是李氏家族的不肖子孙，他不具备其母那样的政治才干，把一个好端端的局面搞得乌七八糟，连自己也死于非命，留下了千古笑柄。
