Karl der Große begründete nach den jahrhundertelangen Wirren der Völkerwanderungszeit nach dem Untergang des Römisches Weltreich ein Imperium, das Tausend Jahre lang währte und die geistig-politischen Grundlagen für die abendländische Kultur Europas legte. Durch die Erlangung der Kaiserwürde im Jahre 800 gab es erstmals seit dem Untergang Roms wieder einen westlichen Imperator.
Karl entstammte dem fränkischen Königsgeschlecht der Karolinger und unter seiner Herrschaft erlangte das Frankenreich nach zahlreichen erfolgreichen Feldzügen seine größte Ausdehnung. Karl der Große war der älteste Sohn Pippins des Jüngeren, des fränkischen Hausmeiers und (seit 751) Königs, und dessen Frau Bertrada. Als Tag seiner Geburt steht der 2. April fest, der in einem aus dem 9. Jahrhundert stammenden Kalender des Klosters Lorsch festgehalten wurde. Das Geburtsjahr hingegen ist in der Forschung lange umstritten gewesen. Inzwischen wird aufgrund einer genaueren Quellenauswertung für das Jahr 747 bzw. 748 plädiert. Der Geburtsort Karls ist hingegen völlig unbekannt. Zu Beginn des Jahres 754 überquerte Papst Stephan II. die Alpen und begab sich ins Frankenreich. Grund für diese Reise waren die zunehmenden Übergriffe des Langobardenkönigs Aistulf, der 751 das Exarchat von Ravenna erobert hatte. Formal unterstand dieser Raum der Herrschaftsgewalt des byzantinischen Kaisers, doch Konstantin V., der militärisch erfolgreich an der byzantinischen Ostgrenze gegen die Araber kämpfte und dort gebunden war, verzichtete zu dieser Zeit auf ein Eingreifen im Westen. Daraufhin wandte sich Stephan an den mächtigsten westlichen Herrscher und versuchte Pippin zu einem Eingreifen zu überreden. Die Anwesenheit des Papstes nördlich der Alpen erregte Aufsehen, denn es war das erste Mal, dass sich ein Bischof von Rom ins Frankenreich begab. Beim Treffen in der Pfalz von Ponthion trat der Papst als Hilfesuchender auf. Pippin ging mit ihm ein Freundschaftsbündnis (amicitia) ein und sagte ihm Unterstützung gegen die Langobarden zu. Von dem Bündnis profitierte auch Pippin, der erst seit 751 die fränkische Königswürde bekleidete, nachdem er den machtlosen letzten Merowingerkönig Childerich III. entthront hatte. Das Bündnis mit dem Papst half Pippin bei der Legitimierung seines Königtums, gleichzeitig wurden die Frankenkönige zu den neuen Schutzherren des Papstes in Rom, was für die weitere Entwicklung weitreichende Folgen hatte. Bei einem weiteren Treffen mit dem Papst zu Ostern 754 in Quierzy konnte Pippin das fränkische Eingreifen in Italien verkünden und garantierte dem Papst mehrere (auch ehemalige byzantinische) Territorien in Mittelitalien, die sogenannte Pippinische Schenkung, welche die Grundlage für den späteren Kirchenstaat bildete. Eine konkrete päpstliche Gegenleistung folgte bereits kurz darauf, denn noch im Jahr 754 wurden Pippin sowie seine beiden Söhne von Stephan II. in Saint-Denis zu Königen der Franken gesalbt, womit das neue karolingische Königtum zusätzlich einen sakralen Charakter erhielt. Alle drei erhielten zudem vom Papst den hohen römischen Ehrentitel Patricius. König Pippin verbrachte die letzten Jahre seiner Regierungszeit damit, die Randgebiete des Frankenreichs zu sichern. Er führte Feldzüge in das ehemals westgotische Septimanien und eroberte 759 Narbonne, den letzten arabischen Vorposten nördlich der Pyrenäen. Pippins Neffe Tassilo III. bewahrte sich in Bayern eine gewisse Eigenständigkeit. Aquitanien hingegen wurde 768 nach mehreren Feldzügen in das Frankenreich eingegliedert.
Auf dem Rückweg aus Aquitanien erkrankte Pippin im Juni 768 ernsthaft, woraufhin er sein Erbe zu regeln begann. Am 24. September 768 verstarb er in Saint-Denis. Kurz vor seinem Tod hatte er verfügt, dass das Reich unter seinen Söhnen Karl und Karlmann aufgeteilt werden sollte. Einhard zufolge orientierte sich die Teilung an der vorherigen Teilung von 741 zwischen Karl Martells Söhnen, doch deckte sie sich keineswegs mit dieser. Karl erhielt Austrasien, den Großteil Neustriens und den Westen Aquitaniens, Karlmann das restliche Aquitanien, Burgund, die Provence, Septimanien, das Elsass und Alamannien. Bayern war von der Erbteilung ausgeschlossen und blieb faktisch selbstständig. Damit umschloss Karls Reich das seines Bruders halbkreisartig im Westen und Norden. Am 9. Oktober 768, dem Gedenktag des Dionysius von Paris, wurde jeder der Brüder in seinem Reichsteil zum König gesalbt, Karl in Noyon und Karlmann in der alten merowingischen Residenz Soissons.
Karl und Karlmann übten keineswegs eine gemeinsame Herrschaft über das Frankenreich aus, sondern regierten in ihren jeweiligen Reichen unabhängig voneinander, was sich an ihren Urkunden ablesen lässt. Ihr Verhältnis scheint von Beginn an angespannt gewesen zu sein. Es gibt zwar Hinweise auf eine punktuell beschränkte Kooperation, so hinsichtlich einer römischen Synode im März 769, doch war dies die Ausnahme. Beide handelten machtbewusst und traten in eine Konkurrenz zueinander. Beide wurden wohl im gleichen Jahr (770) Väter und benannten ihren Sohn jeweils nach ihrem Vater Pippin. Offensichtlich wurde der Bruch, als Karlmann seinem Bruder 769 die Unterstützung gegen das aufständische Aquitanien verweigerte, wo sich Huno(a)ld gegen die karolingische Herrschaft erhoben hatte. Karl warf den Aufstand schließlich allein nieder, wobei Hunold in Gefangenschaft geriet, und zog anschließend auch den Teil Aquitaniens ein, der formal Karlmann unterstand.
In der Folgezeit nahmen die Spannungen zu. Bertrada versuchte zwar zwischen den verfeindeten Brüdern zu vermitteln, doch verlor sie bald ihren Einfluss auf Karl. Dieser hatte zunächst in eine von seiner Mutter arrangierte Ehe mit einer namentlich unbekannten Langobardenprinzessin eingewilligt, wofür er sich von seiner ersten Frau Himiltrud trennte. Bertrada scheint ein umfassendes Bündnissystem angestrebt zu haben: Neben dem durch die Eheschließung bekräftigten Bündnis mit dem ehrgeizigen Langobardenkönig Desiderius umfasste ihr Plan auch Tassilo, der bereits mit einer anderen Tochter des Desiderius verheiratet war. Die Bedenken Papst Stephans III., der von der plötzlichen fränkisch-langobardischen Annäherung zutiefst beunruhigt war, versuchte sie zu entkräften. Möglicherweise war auch Karlmann in das von Bertrada und wohl auch einigen fränkischen Großen forcierte neue Bündnissystem eingebunden; seine Ehefrau Gerberga ist vielleicht eine Verwandte des Desiderius gewesen.
Karl änderte jedoch im Frühjahr 771 seine politischen Pläne und brach mit der Konzeption seiner Mutter. Seine langobardische Gemahlin sandte er zu Desiderius zurück, was für diesen ein Affront war. Stattdessen nahm Karl nun eine Alamannin namens Hildegard zur Frau. Dies musste Karlmann beunruhigen, denn Alamannien gehörte zu seinem Herrschaftsbereich, wo Karl nun offenbar Einfluss gewinnen wollte. Indem Karl alle Pläne seiner Mutter verwarf, handelte er erstmals erkennbar eigenständig.
Eine offene Konfrontation zwischen Karl und Karlmann, die immer wahrscheinlicher geworden war, wurde durch den überraschenden Tod Karlmanns am 4. Dezember 771 verhindert. Karl übernahm unverzüglich die Macht im Reich des Verstorbenen, dessen Große ihm noch im Dezember 771 in Corbeny huldigten. Die Vermutung, Karl sei am Tod seines Bruders beteiligt gewesen, da er erheblich davon profitierte, wird nicht durch die Quellen gedeckt. Die Behauptung, Karlmanns Andenken sei einer damnatio memoriae („Vernichtung des Andenkens“) zum Opfer gefallen, trifft nicht zu; dass Karlmann nicht in Saint-Denis, sondern in Reims begraben wurde, geht sehr wahrscheinlich auf seinen eigenen Wunsch zurück. Sicher ist, dass Karl nun uneingeschränkt im Frankenreich herrschte. Karlmanns Witwe Gerberga floh mit ihren Kindern zu Desiderius nach Italien.
Nach Karlmanns Tod hatte Karl seine Position im Reich gefestigt, doch die beiden Söhne seines Bruders, die mit ihrer Mutter und einigen fränkischen Großen ins Langobardenreich geflohen waren, bildeten eine potentielle Bedrohung. In Ober- und Mittelitalien spitzte sich die politische Lage zu. Desiderius hatte sich Gebiete angeeignet, auf die die römische Kirche Anspruch erhob. Gesandte Papst Hadrians baten daher im Frühjahr 773 am Hof Karls um die Unterstützung der päpstlichen Schutzmacht gegen die Langobarden. Karl zögerte nicht und entschloss sich zu einem großangelegten Langobardenfeldzug, ähnlich wie ihn sein Vater rund zwei Jahrzehnte zuvor unternommen hatte. Anders als Pippin plante Karl jedoch, das gesamte Langobardenreich zu erobern und in das Frankenreich zu integrieren. Im Sommer 772 begannen die mit Unterbrechungen bis 804 andauernden Sachsenkriege. Die immer noch paganen („heidnischen“) Sachsen kannten keine zentralen Herrschaftsinstitutionen und lebten nicht wie die Franken und Langobarden in einem geschlossenen Reichsverband, sondern in nur locker organisierten Stammesverbänden (Westfalen, Ostfalen, Engern und Nordalbingier). Die Sachsen waren bereits zuvor wiederholt in Konflikt mit den Franken geraten, da ihr Stammesgebiet direkt an das nordöstliche fränkische Herrschaftsgebiet angrenzte. Einhard bezeichnet Karls Feldzüge gegen die Sachsen als die bislang längsten, grausamsten und anstrengendsten Kampfhandlungen für die Franken. Er verdammt die Sachsen als Götzendiener und Feinde des Christentums, nennt als Ziel für Karls Feldzüge aber nicht etwa die Christianisierung der Sachsen, sondern die Beseitigung dieser militärischen Bedrohung an der fränkischen Grenze.
Karl leistete Leo militärische Unterstützung und ließ ihn Ende 799 nach Rom zurückführen. Im Spätsommer des Jahres 800 begab sich Karl selbst nach Italien, Ende November erschien er in Rom. Dort kam es am 1. Weihnachtstag, dem 25. Dezember 800, in Alt St. Peter zur Kaiserkrönung Karls des Großen durch den Papst. Der Hof war das Zentrum des herrschaftlichen Handelns. Die frühmittelalterlichen Könige waren Reisekönige, die von Pfalz zu Pfalz reisten und unterwegs die Regierungsgeschäfte regelten, so dass auch der Hof mobil war. Die Geldwirtschaft spielte im Frühmittelalter durchaus eine Rolle und Münzen wurden fast kontinuierlich geprägt, auch in der Zeit Karls des Großen. Dennoch dominierte im Frankenreich die Naturalwirtschaft; materielle Grundlage des Königtums war das Krongut. Karl unterhielt eine Vielzahl von Pfalzen, die über das Reich verstreut waren, zeitweise als königliche Residenzen fungierten und der Versorgung des Königshofes dienten. Am 28. Januar 814 starb Karl der Große in Aachen.