Lúc này quyền lực trong triều đình nhà Đường nằm trong tay thái hậu họ Võ. Ngay khi Cao Tông còn tại thế, Võ hậu đã lộng quyền, hãm hại hai vị thái tử, một là con ruột của mình (Lý Hoằng) và một là người con của chị mình (Lý Hiền). Sau khi Đường Cao Tông băng, Võ hậu trở thành hoàng thái hậu, sau đó phế truất cả Đường Trung Tông, đưa Đường Duệ Tông lên ngôi và lâm triều xưng chế. Đến năm 690, Võ thái hậu cướp ngôi, xưng quốc hiệu là Chu[4]. Diêu Nguyên Sùng tiếp tục phục vụ triều đình trong những năm này.

Năm 696, khi quân Khiết Đan quấy nhiễu đất Hà Bắc, Diêu Nguyên Sùng nhận được nhiều công văn từ các thành đang giao chiến với Khiết Đan gửi đến thông báo tình hình. Diêu Nguyên Sùng giải quyết thỏa đáng, do đó được Võ thái hậu coi trọng. Sau đó thái hậu phong cho ông làm Thị lang. Cũng trong thời trị vì của Võ hậu, Diêu Nguyên Sùng vì trùng tên với Sất Lật Nguyên sùng của Đột Quyết (người mưu chống nhà Chu) nên phải đổi tên thành Diêu Nguyên Chi.

Năm 697, sau khi Lai Tuấn Thần - người được thái hậu cử giám sát hoạt động của các đại thần và có quyền xử lý những ai có mưu đồ tạo phản, bị giết; Võ thái hậu nói với Diêu Nguyên Chi rằng bà không còn nghe thấy nhiều lời tố cáo các đại thần mưu phản như trước nữa. Diêu Nguyên Chi đáp rằng đó là vì Lai Tuấn Thần cùng Chu Hưng trước kia đã vu oan cho nhiều người vô tội, nên sau khi chúng chết rồi thì cũng sẽ không còn vụ việc mưu phản nào nữa. Thái hậu khen ngợi và ban cho ông tiền thưởng[5].

Năm 698, dưới sự tiến cử của Địch Nhân Kiệt, Diêu Nguyên Chi được phong làm Đồng phụng các loan thai bình chương sự, một tên gọi khác của chức tể tướng. Năm 702, Võ Thái hậu sai Tương vương Lý Đán (tức Duệ Tông) chỉ huy quân đội triều đình giao chiến với Đông Đột Quyết, Diêu Nguyên Chi cùng một số thân vương của gia tộc họ Võ được giao nhiệm vụ hỗ trợ cho Lý Đán, nhưng cuối cùng Lý Đán không ra quân.

Năm 704, Diêu Nguyên Chi lấy lý do phụng dưỡng mẹ già nên xin từ chức. Đến mùa hạ năm đó, Võ thái hậu chấp nhận thỉnh cầu, thiên ông làm Tương vương phủ trưởng sử. Hơn một tháng sau, ông lại được phong làm hạ quan thượng thư, Đồng phụng các loan thai tam phẩm. Nhưng Diêu Nguyên Chi từ chối vì cho rằng mình đang phụng sự Tương vương, nếu còn được nắm binh quyền sẽ khiến Lý Đán nghi ngờ. Do đó Thái hậu đổi phong cho ông làm Xuân quan phụ trách về lễ nghi. Trong cung, Võ thái hậu sủng ái anh em Trương Dịch Chi, Trương Xương Tông khiến Diêu Nguyên Chi không hài lòng. Vào cuối thời Chu, Trương Dịch Chi đã xây một ngôi Phật tự ở Định châu[6] và muốn đưa 10 nhà sư từ Lạc Dương đến đó. Các nhà sư không muốn nghe theo ý định của Dịch Chi, nên nhờ Diêu Nguyên Chi tâu giúp với thái hậu. Do vậy Trương Dịch Chi oán ghét Diêu Nguyên Chi và lại gièm pha ông trước mặt thái hậu. Do đó, Diêu Nguyên Chi bị giáng xuống làm Tư bộc khanh, nhưng vẫn giữ quyền tể tướng. Không lâu sau, ông được đưa khỏi triều đình, nhận chức Linh Vũ đạo đại tổng quản để chống lại Đột Quyết. Trước khi ông đến Linh Vũ, thái hậu yêu cầu ông tiến cử một người thích hợp làm tể tướng và ông tiến cử Trương Giản Chi. Cuối cùng Trương Giản Chi được phong tướng vị.