По разделу с братом отцовского наследства, Карл получил во владение земли в форме обширного полумесяца. Резиденцией Карла был Нуайон. Братья не ладили между собой, несмотря на старания матери их сблизить. Многие из окружения Карломана старались рассорить братьев и даже довести дело до войны. Когда  один из сеньоров с юго-запада по имени Гунольд поднял восстание , Карл был вынужден один отправиться на подавление мятежа, так как Карломан отказался присоединиться к нему со своим войском. Несмотря на это, Карл принудил Гунольда бежать в Гасконь. Брат Карломан вскоре вовремя умер. И Карл захватил наследство своего брата. Вскоре после смерти брата Карл начал войну с саксами. Это была самая продолжительная и ожесточенная война в его царствование. С перерывами она продолжалась 33 года.  В 772 г. Карл в первый раз вторгся в Саксонию, разрушил крепость Эресбург и языческую святыню — идола Ирминсула. Карл с остальным войском подступил в феврале 774 года к Вероне. После короткой осады город сдался. В нём Карл захватил племянников, детей своего брата. Потом Карл захватил землю лангобардов, Приняв титул лангобардского короля, Карл начал вводить в Италии франкское устройство и соединил Галлию и Италию в одно государство.  Он, вновь укрепив Эресбург и Сигибург, построил новую крепость Карлсбург и оставил в пограничной зоне священников для обращения язычников-саксов в христианскую веру, которое вначале шло довольно успешно. Развязав себе руки в Саксонии и Италии, Карл обратился против баварского герцога Тассилона 3. В 787 г. Карл окружил Баварию с трёх сторон войсками и потребовал от Тассилона возобновить вассальные обязательства. Далее был поход на славян, франкцы возвели мост через Эльбу, вильцы и лютичи сдались. Затем началась тяжелая война против аваров. Армия Карла тремя различными путями вторглась в страну аваров и дошла до Венского леса, где были их главные укрепления. Покинув свой лагерь, авары бежали в глубь страны, франки преследовали их до впадения реки Рабы в Дунай. Армия вернулась домой с добычей. Был ещё один поход Карла вместе с сыновьями в Саксонию, в котором сам король не проявил никакой активности.В 800 г. вожди бриттов принесли Карлу клятву верности в Туре. Но эта страна не покорилась до конца, сохранив собственные религиозные нравы и обычаи. Уже через несколько лет возникла необходимость в новой кампании. Она была проведена в 811 г. и показала всю непрочность власти франков в этом регионе.Карл провёл в Риме почти полгода, разбирая распри между папой и местной знатью. 25 декабря он слушал праздничную мессу в соборе Святого Петра. Вдруг папа приблизился к своему гостю и возложил ему на голову императорскую корону. Карл после довольно продолжительной войны (806—810) овладел Венецией и Далмацией и, благодаря союзу с багдадским халифом аль-Амином, заставил Никифора, который вёл войну в Болгарии, пойти в 810 году на мирные переговоры. В 804 году был положен конец изнурительной саксонской войне. Далее Карл пошёл в поход на Данию, но южные границы Дании ему и так передали в руки спокойно, потому что в том году был убит Годфред, и его племянник Хемминг не стал сопротивляться Карлу. В последние годы правления Карла над империей нависла новая опасность: набеги викингов. С конца 799 г. их парусные суда стали появляться у берегов Вандеи и высаживать банды грабителей. Своими успешными войнами Карл раздвинул границы Франкского государства на огромное расстояние. Столь же неутомимо, входя во все мелочи, заботился он об улучшении государственного устройства, о материальном и духовном развитии своего государства. Военное могущество его он значительно возвысил посредством упорядочения сбора ополчения, а границы укрепил военной организацией марок. Он уничтожил казавшуюся ему опасной для короля власть герцогов. По приказанию Карла осушались болота, вырубались леса, строились монастыри и города, а также великолепные дворцы и церкви. Незадолго до смерти, в 813 году, Карл призвал к себе Людовика, единственного оставшегося в живых своего сына, назначил его своим соправителем и нпследником. Вскоре после этого, сраженный сильной лихорадкой, Карл Великий слёг в постель. В начале января 824 года к лихорадке присоединился плеврит, и 28 января император умер. Был похоронен в построенной им же в дворцовой церкви Ахена.