Die vielfältigen Aktivitäten Karls des Großen in den ersten 30 Jahren seiner Herrschaft waren das Vorspiel zu dem, was einige Zeitgenossen und viele spätere Beobachter als den Höhepunkt seiner Herrschaft betrachteten: seine Krönung zum römischen Kaiser. Dieses Ereignis war zu einem beträchtlichen Teil die Folge einer Vorstellung, die von der Interpretation der Handlungen Karls des Großen als Herrscher geprägt war. Im Laufe der Jahre gelangten einige der wichtigsten politischen, religiösen und kulturellen Berater des Königs zu der Überzeugung, dass sich unter der Ägide des Königs und des fränkischen Volkes eine neue Gemeinschaft herausbildete, die, wie ein Papst erklärte, „der Herr, der Gott Israels, gesegnet hat“. Sie sprachen von dieser Gemeinschaft als dem imperium Christianum, das alle umfasste, die dem von der römischen Kirche verkündeten orthodoxen Glauben anhingen. Diese Gemeinschaft akzeptierte die Herrschaft eines Monarchen, der zunehmend als „neuer David“ und „neuer Konstantin“, als Hüter der Christenheit und Vollstrecker des Willens Gottes, gefeiert wurde. Die Sorge um das Wohlergehen des imperium Christianum wurde dadurch verstärkt, dass die häretischen Kaiser in Konstantinopel als unfähig angesehen wurden, die Autorität über die christliche Gemeinschaft zu beanspruchen – vor allem, nachdem 797 eine Frau, Irene, zum Kaiser des Ostens gewählt wurde. Im weiteren Sinne führten die Entwicklungen im 8. Jahrhundert in der karolingischen Welt zu der Wahrnehmung, dass der lateinische Westen und der griechische Osten sich in einer Weise voneinander entfernten, die den universalistischen Anspruch der östlichen Kaiser negierte.
Dann, im Jahr 799, tauchte eine noch größere Bedrohung für das Wohlergehen des imperium Christianum auf. Die Fähigkeit des Papstes, das Volk Gottes zu führen, wurde in Frage gestellt, als Papst Leo III. von einer Gruppe von Römern, darunter hohe Funktionäre der päpstlichen Kurie, körperlich angegriffen wurde, die ihn der Tyrannei und schwerer persönlicher Verfehlungen für schuldig hielten. Leo floh an den Hof seines Beschützers, dessen Rolle als Rektor der Christenheit nun auf dramatische Weise offenbart wurde. Karl der Große stellte eine Eskorte zur Verfügung, die Leo III. wieder in das päpstliche Amt einführte. Nach ausführlichen Beratungen in Franken begab er sich Ende 800 nach Rom, um sich der heiklen Frage des Urteils über den Vikar von St. Peter und der Wiederherstellung der Ordnung im Kirchenstaat zu stellen. Nach einer Reihe von Beratungen mit fränkischen und römischen Geistlichen und Laien wurde vereinbart, dass der Papst anstelle einer Verurteilung öffentlich einen Eid schwören sollte, mit dem er sich von den gegen ihn erhobenen Vorwürfen reinwaschen würde; einige Hinweise in den Aufzeichnungen lassen vermuten, dass diese Beratungen auch zu einer Neudefinition der Stellung Karls des Großen führten. Zwei Tage nach Leos Läuterungsakt, als Karl am Weihnachtstag die Messe in der Basilika St. Peter besuchte, setzte ihm der Papst eine Krone auf das Haupt, während die zum Gottesdienst versammelten Römer ihn zum „Kaiser der Römer“ ausriefen.“
Historiker haben lange darüber debattiert, wo die Verantwortung für dieses dramatische Ereignis zu suchen ist. Trotz der Behauptung von Einhard, dem Hofbiographen Karls des Großen, dass sich der König an diesem schicksalhaften Tag nicht auf den Petersplatz begeben hätte, wenn er gewusst hätte, was geschehen würde, lassen die Beweise kaum Zweifel daran, dass König und Papst bei der Planung der Krönung zusammenarbeiteten: Die Wiederherstellung des Römischen Reiches im Westen war für beide von Vorteil. In Anbetracht der schwachen Position des Papstes zu diesem Zeitpunkt und der Vorliebe des Königs für kühne Aktionen scheint es sehr wahrscheinlich, dass Karl der Große und seine Berater die wichtige Entscheidung über einen neuen Titel für den König trafen und es dem Papst überließen, die Zeremonie zur Formalisierung der Entscheidung zu organisieren. Der neue Titel verlieh Karl dem Großen die nötige rechtliche Autorität, um diejenigen zu verurteilen und zu bestrafen, die sich gegen den Papst verschworen hatten. Außerdem wurde damit seine Rolle als Herrscher über ein Reich mit vielen verschiedenen Völkern und als Hüter der orthodoxen Christenheit angemessen gewürdigt, und er erhielt den gleichen Status wie seine verdorbenen Rivalen in Konstantinopel. Indem der Papst erneut einen Titel für die Karolinger billigte, stärkte er die Verbindung zu seinem Beschützer und verlieh dem päpstlichen Amt durch seine Rolle bei der Verleihung der Kaiserkrone an den „neuen Konstantin“ neuen Glanz.
Über die Bewertung der Kaiserjahre Karls des Großen sind sich die Historiker nicht ganz einig. Einige sehen die Zeit als eine sich abzeichnende Krise, in der die Aktivitäten des alternden Kaisers zunehmend eingeschränkt wurden. Da Karl der Große keine erfolgreichen militärischen Unternehmungen mehr anführte, sanken die Mittel, mit denen die königlichen Gefolgsleute belohnt werden konnten. Gleichzeitig schienen neue äußere Feinde das Reich zu bedrohen, insbesondere seefahrende Nordmänner (Wikinger) und Sarazenen. Es gab auch Anzeichen für strukturelle Unzulänglichkeiten im Regierungssystem, das ständig neue Aufgaben übernahm, ohne dass die personellen oder materiellen Ressourcen entsprechend zunahmen, und wachsenden Widerstand gegen die königliche Kontrolle durch weltliche und kirchliche Magnaten, die begannen, die politische, soziale und wirtschaftliche Macht zu begreifen, die sich aus den königlichen Landzuweisungen und Immunitäten ergab. Andere Historiker betonten jedoch Dinge wie die zunehmende königliche Sorge um die Hilflosen, die fortgesetzten Bemühungen um eine Stärkung der königlichen Verwaltung, die aktive Diplomatie, die Aufrechterhaltung der religiösen Reformen und die Unterstützung der kulturellen Erneuerung, die sie alle als Beweis für die Vitalität während der letzten Jahre Karls des Großen ansehen.
In diesem größeren Zusammenhang gab es Entwicklungen, die darauf hindeuten, dass der Kaisertitel seinem Träger wenig bedeutete. Tatsächlich behielt er im Jahr 802, als er zum ersten Mal offiziell den rätselhaften Titel „Kaiser, der das Römische Reich regiert“ verwendete, seinen alten Titel „König der Franken und Langobarden“ bei. Er lebte weiterhin nach traditioneller fränkischer Art und Weise, ohne die mit der kaiserlichen Würde verbundenen Verhaltensweisen und Protokolle zu beachten. Er verließ sich weniger auf die Ratschläge des Kreises, der die Ideologie geprägt hatte, die zur Wiederbelebung des Römischen Reiches führte. Tatsächlich schien der Kaiser die Idee einer einheitlichen politischen Einheit, die der Kaisertitel implizierte, nicht zu kennen, als er 806 verfügte, dass sein Reich nach seinem Tod unter seinen drei Söhnen aufgeteilt werden sollte.
Andere Belege deuten jedoch darauf hin, dass der Kaisertitel für ihn wichtig war. Karl der Große unternahm einen langen militärischen und diplomatischen Feldzug, der schließlich im Jahr 812 zur Anerkennung seines Titels durch den östlichen Kaiser führte. Nach 800 betonte sein religiöses Reformprogramm Verhaltensänderungen, die implizierten, dass die Zugehörigkeit zum imperium Christianum neue Formen des öffentlichen Verhaltens erforderte. Er bemühte sich um eine größere Einheitlichkeit der verschiedenen Rechtssysteme in seinem Reich. Die Terminologie und die Symbole, mit denen der Hof seine Politik darstellte, sowie die künstlerischen Motive, die im Aachener Gebäudekomplex verwendet wurden, spiegeln das Bewusstsein wider, dass das kaiserliche Amt eine Quelle ideologischer Elemente war, die die Autorität des Herrschers untermauern konnten. Im Jahr 813 sicherte Karl der Große den Fortbestand des Kaisertitels, indem er seinem einzigen überlebenden Sohn, Ludwig dem Frommen, eigenhändig die Kaiserkrone verlieh. Die Krönung von 813 deutet darauf hin, dass Karl der Große dem Amt einen gewissen Wert beimaß und das Papsttum von jeglicher Beteiligung an seiner Verleihung ausschließen wollte. In ihrer Gesamtheit führen die Belege zu der Schlussfolgerung, dass Karl der Große den Kaisertitel als eine persönliche Auszeichnung in Anerkennung seiner Verdienste um die Christenheit betrachtete, die er nach eigenem Ermessen einsetzen konnte, um seine Fähigkeit und die seiner Erben zu verbessern, das imperium Christianum zu seinem göttlich verordneten Ziel zu führen.