Kaarle Suuren valtava toimintavalikoima hänen valtakautensa ensimmäisten 30 vuoden aikana oli alkusoittoa sille, mitä jotkut aikalaiset ja monet myöhemmät tarkkailijat pitivät hänen valtakautensa huipentavana tapahtumana: hänen kruunajaisiaan Rooman keisariksi. Kyseinen tapahtuma oli suurelta osin seurausta ajatuksesta, joka muotoutui Kaarle Suuren toimille hallitsijana annettujen tulkintojen perusteella. Vuosien mittaan jotkut kuninkaan tärkeimmistä poliittisista, uskonnollisista ja kulttuurisista neuvonantajista tulivat vakuuttuneiksi siitä, että kuninkaan ja frankkien suojeluksessa oli muotoutumassa uusi yhteisö, jota, kuten eräs paavi tunnusti, ”Herra, Israelin Jumala on siunannut”. He puhuivat tästä yhteisöstä imperium Christianumina, johon kuuluivat kaikki, jotka noudattivat Rooman kirkon julistamaa ortodoksista uskoa. Tämä yhteisö hyväksyi sellaisen monarkin vallan, jota yhä useammin kutsuttiin ”uudeksi Daavidiksi” ja ”uudeksi Konstantinukseksi”, kristinuskon vartijaksi ja Jumalan tahdon toteuttajaksi. Huolta imperium christianumin hyvinvoinnista lisäsi se, että Konstantinopolin harhaoppisten keisareiden katsottiin olevan sopimattomia vaatimaan itselleen valtaa kristittyjen yhteisössä – erityisesti sen jälkeen, kun naisesta, Irenestä, tuli idän keisari vuonna 797. Laajemmassa mielessä 8. vuosisadan kehitys johti Karolingien maailmassa siihen, että latinalainen länsi ja kreikkalainen itä erosivat toisistaan tavalla, joka teki tyhjäksi itäisten keisareiden universalistiset väitteet.
Silloin, vuonna 799, imperium christianumin hyvinvointiin kohdistui vielä suurempi uhka. Paavin kyky johtaa Jumalan kansaa joutui kyseenalaiseksi, kun paavi Leo III:n kimppuun kävi fyysisesti roomalaisten ryhmittymä, johon kuului myös paavin kuraattorin korkeita virkailijoita, jotka uskoivat hänen syyllistyneen tyranniaan ja vakaviin henkilökohtaisiin väärinkäytöksiin. Leo pakeni suojelijansa hoviin, jonka rooli kristikunnan rehtorina paljastui nyt dramaattisesti. Kaarle Suuri tarjosi saattueen, joka palautti Leo III:n paavin virkaan; sitten hän lähti laajojen neuvottelujen jälkeen Ranskassa Roomaan vuoden 800 lopulla kohtaamaan arkaluonteisen kysymyksen Pyhän Pietarin sijaisen tuomitsemisesta ja järjestyksen palauttamisesta paavivaltiossa. Frankkien ja roomalaisten papiston ja maallikoiden kanssa käytyjen neuvottelujen jälkeen sovittiin, että tuomitsemisen sijasta paavi vannoisi julkisesti valan, jolla hän puhdistuisi häntä vastaan esitetyistä syytteistä; joidenkin merkintöjen perusteella voidaan olettaa, että nämä neuvottelut johtivat myös päätökseen Kaarle Suuren aseman uudelleen määrittelystä. Kaksi päivää Leon puhdistautumistoimen jälkeen, kun Kaarle Suuri osallistui joulupäivänä messuun Pyhän Pietarin basilikassa, paavi asetti kruunun hänen päähänsä, ja jumalanpalvelukseen kokoontuneet roomalaiset julistivat hänet ”roomalaisten keisariksi”.”
Historioitsijat ovat jo pitkään kiistelleet siitä, mihin kohtaan vastuu tästä dramaattisesta tapahtumasta tulisi asettaa. Huolimatta Kaarle Suuren hovin elämäkertakirjoittajan Einhardin väitteestä, jonka mukaan kuningas ei olisi mennyt tuona kohtalokkaana päivänä Pietarinkirkkoon, jos hän olisi tiennyt, mitä tapahtuisi, todistusaineisto ei jätä juurikaan epäilystä siitä, että kuningas ja paavi tekivät yhteistyötä kruunajaisia suunniteltaessa: Rooman valtakunnan palauttaminen länteen oli molemmille edullista. Kun otetaan huomioon paavin heikko asema tuolla hetkellä ja kuninkaan taipumus rohkeisiin toimiin, vaikuttaa erittäin todennäköiseltä, että Kaarle Suuri ja hänen neuvonantajansa tekivät keskeisen päätöksen, joka koski uuden arvonimen antamista kuninkaalle, ja jättivät paavin tehtäväksi järjestää seremonia, jolla päätös virallistettaisiin. Uusi arvonimi antoi Kaarle Suurelle tarvittavat lailliset valtuudet tuomita ja rangaista niitä, jotka olivat vehkeilleet paavia vastaan. Se tarjosi myös sopivan tunnustuksen hänen roolistaan erilaisten kansojen valtakunnan hallitsijana ja ortodoksisen kristikunnan suojelijana, ja se antoi hänelle tasavertaisen aseman Konstantinopolissa olevien tahriintuneiden kilpailijoidensa kanssa. Hyväksymällä jälleen kerran arvonimen Karoliinisille paavi vahvisti siteitään suojelijaansa ja lisäsi paavin viran loistoa roolinsa ansiosta, kun hän lahjoitti keisarillisen kruunun ”uudelle Konstantinukselle.”
Kaarle Suuren keisarivuosien arvioinnista historioitsijat eivät ole täysin yksimielisiä. Jotkut ovat nähneet ajanjakson nousevan kriisiin, jossa ikääntyvän keisarin toimintaa rajoitettiin yhä enemmän. Koska Kaarle Suuri ei enää johtanut menestyksekkäitä sotilasyrityksiä, resurssit palkita kuninkaallisia seuraajia vähenivät. Samaan aikaan valtakuntaa uhkasivat uudet ulkoiset viholliset, erityisesti merellä liikkuvat pohjoismaalaiset (viikingit) ja saraseenit. Hallintojärjestelmässä oli myös merkkejä rakenteellisesta riittämättömyydestä, sillä se otti jatkuvasti uusia vastuualueita ilman, että inhimilliset tai aineelliset resurssit olisivat lisääntyneet vastaavalla tavalla, ja maallikko- ja kirkkomagnaattien kasvava vastarinta kuninkaallista hallintaa kohtaan alkoi lisääntyä, kun he alkoivat ymmärtää kuninkaallisista maa-alueluovutuksista ja erivapauksista saatavaa poliittista, sosiaalista ja taloudellista valtaa. Toiset historioitsijat ovat kuitenkin korostaneet muun muassa lisääntynyttä kuninkaallista huolenpitoa avuttomista, jatkuvia ponnisteluja kuninkaallisen hallinnon vahvistamiseksi, aktiivista diplomatiaa, uskonnollisten uudistusten ylläpitämistä ja kulttuurisen uudistuksen tukemista, joita kaikkia he pitävät todisteina elinvoimaisuudesta Kaarle Suuren viimeisinä vuosina.
Tässä laajemmassa kontekstissa oli tapahtumia, jotka viittaavat siihen, että keisarillinen titteli merkitsi vain vähän sen saajalle. Itse asiassa vuonna 802, jolloin hän käytti ensimmäistä kertaa virallisesti arvoituksellista titteliä ”Rooman valtakuntaa hallitseva keisari”, hän säilytti vanhan tittelinsä ”frankkien ja lombardien kuningas”. Hän jatkoi elämäänsä perinteiseen frankkien tapaan välttäen keisarilliseen arvokkuuteen liittyviä käytös- ja protokollatapoja. Hän tukeutui vähemmän sen piirin neuvoihin, joka oli muokannut Rooman valtakunnan elvyttämiseen johtanutta ideologiaa. Keisari näytti itse asiassa olevan tietämätön keisarin arvonimeen sisältyvästä ajatuksesta yhtenäisestä poliittisesta kokonaisuudesta, kun hän vuonna 806 määräsi, että hänen kuoltuaan hänen valtakuntansa jaettaisiin hänen kolmen poikansa kesken.
Muut todisteet viittaavat kuitenkin siihen, että keisarin arvonimi oli hänelle tärkeä. Kaarle Suuri ryhtyi pitkään sotilaalliseen ja diplomaattiseen kampanjaan, jonka ansiosta itäinen keisari lopulta vuonna 812 tunnusti hänen arvonimensä. Vuoden 800 jälkeen hänen uskonnollinen uudistusohjelmansa korosti käyttäytymismuutoksia, jotka merkitsivät sitä, että jäsenyys imperium Christianumissa edellytti uusia julkisen käyttäytymisen tapoja. Hän yritti yhtenäistää valtakunnassaan vallitsevia erilaisia oikeusjärjestelmiä. Hovin käyttämä terminologia ja symbolit, joilla se esitti politiikkansa, sekä Aachenin rakennuskompleksissa käytetyt taiteelliset motiivit heijastivat tietoisuutta siitä, että keisarillinen virka oli sellaisten ideologisten elementtien lähde, jotka pystyivät vahvistamaan hallitsijan auktoriteettia. Vuonna 813 Kaarle Suuri varmisti keisarillisen arvonimen säilymisen lahjoittamalla omin käsin keisarillisen kruunun ainoalle elossa olevalle pojalleen, Ludvig Hurskaalle. Vuoden 813 kruunajaiset viittaavat siihen, että Kaarle Suuri uskoi, että viralla oli jonkinlaista arvoa, ja että hän halusi sulkea paavinvallan pois kaikesta osallisuudesta kruunun antamiseen. Kokonaisuudessaan todisteet johtavat siihen johtopäätökseen, että Kaarle Suuri piti keisarillista arvonimeä henkilökohtaisena palkintona tunnustuksena palveluksistaan kristikunnalle, jota hän saattoi käyttää parhaaksi katsomallaan tavalla edistääkseen omaa ja perillistensä kykyä ohjata imperium christianum jumalallisesti määrättyyn päämääräänsä.