Karl war der ältere Sohn des späteren Königs Pippin des Jüngeren. Nach dem Tod seines Vaters teilte er die Herrschaft mit seinem Bruder Karlmann. Nach Karlmanns Tod stellte er 771 die Reichseinheit wieder her.

Karl bestätigte die Pippinische Schenkung seines Vaters an die Kirche, aus denen später der Kirchenstaat hervorgehen sollte. Unter diesem guten Verhältnis zwischen weltlicher und geistlicher Macht wurde Karl anlässlich seines Aufenthalts in Rom am Weihnachtstag in dem Jahr 800 von Papst Leo III. zu dem Kaiser gekrönt. Dieser Titel war seit der Absetzung von Romulus Augustulus in dem Jahr 476 in Westeuropa nicht mehr geführt worden. Die Krönung zu dem Kaiser bedeutete somit eine Herausforderung für das byzantinische Kaisertum, dem gegenüber Karl die Gleichberechtigung beanspruchte; dies kommt z.B. in dem genannten Kaisertitel zu dem Ausdruck. Karl verstand sich als Augustus Imperator Renovatio Imperii Romani (Kaiser des erneuerten Römischen Reiches) und somit als direkter Nachfolger der römischen Kaiser; sein fränkisches Reich war damit das Nachfolgereich des römischen Kaiserreiches, das er aufgrund seiner Legitimation durch die Kirche sanctus (heilig) nannte.

Nach altem fränkischen Brauch ordnete Karl schon früh seine Nachfolge durch eine Reichsteilung. Nachdem seine beiden älteren Söhne jedoch früh verstarben, erhob Karl 813 den einzigen legitimen Erben Ludwig I. (Ludwig der Fromme) zu dem Reichserben, der jedoch erst 814 als Mitkaiser eingesetzt wurde. Karl der Große starb am 28.01 814 in Aachen und wurde in dem Atrium der Marienkirche beigesetzt.

Es ist schwierig, das Verhältnis Karls zu seinen Töchtern zu verstehen. Keine von ihnen wurde verheiratet, möglicherweise um die Zahl der potenziellen politischen Allianzen zu kontrollieren. Nach Karls Tod wurden seine Töchter dazu gezwungen, in das Kloster zu gehen. Von seiner Tochter Bertha ist bekannt, dass sie eine Beziehung mit Karls Hofgeistlichen Angilbert hatte. Diese Liaison war Vorbild für die Sage von Eginhard und Emma.

Als Beschützer des Papstes, dann auch eigens vom Papst gekrönt, war Karl der Große sehr darauf bedacht, dass in seinem Reich jeder das Pater Noster oder Vaterunser kannte. Verschiedene Stämme, die sich nicht zu dem Christentum bekehren lassen wollten, wie die Sachsen, wurden von Karl dem Großen gewaltsam dazu gezwungen (siehe auch Verden (Aller)).

Kaiser und Papst sorgten gemeinsam für die Befestigung des Reiches gegen ständig neue Angreifer aus dem Osten.

Kulturell ist Karls Herrschaft als karolingische Renaissance bekannt. Kunst, Literatur und Architektur erlebten einen ungemeinen Aufschwung. An seinem Hof versammelte Karl bedeutende Gelehrte seiner Zeit, u.a. den Angelsachsen Alkuin als Leiter der Hofschule, den Langobarden Paulus Diaconus, Petrus aus Pisa, den Westgoten Theowulf aus Spanien sowie Angilbert und Einhard (auch genannt Eginhard).

Aachen, die neue "Reichshauptstadt" nördlich der Alpen, prägte er durch Architekturwerke mit großartigen, wohl aus Italien importierten, Skulpturen.

Um das Leben und Wirken Karl des Großen entstanden nach seinem Tod zahlreiche Sagen, unter anderem der Karlszyklus mit dem Rolandslied. Auf Betreiben Kaiser Friedrich Barbarossas wurde Karl 1165 durch den Erzbischof von Köln, unter Billigung von Gegenpapst Paschalis III. , heilig gesprochen. Diese Heiligsprechung wurde von Papst Alexander III. aber abgelehnt, so dass sein Gedenktag nie offiziell anerkannt wurde. Seit 1176 wird die Verehrung allerdings von der katholischen Kirche geduldet.

Von Karl dem Großen ist kein zeitgenössisches Bildnis überliefert. Am Anfang der repräsentativen Karlsbilder steht Albrecht Dürers Bildtafel, die sich heute in dem Germanischen Nationalmuseum befindet.

In vielen slawischen Sprachen wurde vermutlich aus seinem Namen in der lateinischen Form 'Carolus' das Wort für König, so in dem Russischen 'korol', in dem Polnischen 'król'.

Siehe auch: Wissenschaft zur Zeit Karl des Großen, Kunst zur Zeit Karl des Großen, Karlsgarten, erfundenes Mittelalter, Karlsgraben Ingelheimer Kaiserpfalz