В 788 году король-полководец совершил большой завоевательный поход в соседнюю Баварию. План похода был хорошо продуман: он решил победить баварцев, наступая на них с трех сторон. Один из отрядов, сформированных в Австразии и Тюрингии, форсировав Дунай, вторгся в Баварию с севера. Второй отряд во главе с королем наступал с запада, со стороны реки Лех. Третий отряд во главе с королевским сыном наступал с юга, из Италии. Вторжение армии франков было настолько мощным, что герцог Баварии Тассилон III, обладавший немалым войском, сдался Карлу Великому без боя.
После присоединения к Франкскому королевству Баварии Карл Великий продолжил завоевательную войну против саксов, которые не раз восставали против него. В конце концов Карл Великий решил эту проблему: часть саксов он расселил по различным областям королевства (примерно треть этого непокорного народа), раздав освободившиеся земли франкам и их союзникам. Король вернул славянам, своим союзникам, завоеванную у них саксами Голштинию.
Карл Великий совершал военные походы и в Южную Францию, и в Южную Германию. Однажды он с большой армией вторгся на территорию современной Венгрии и Боснии и Герцеговины и там разгромил войска аваров.
В 778 году король Карл Великий вторгся через Пиренеи в Испанию, чтобы отвоевать ее у мавров. Главное сражение франков с баскско-гасконским войском под командованием Вельфа II Лупа состоялось 15 августа того же года. Франки, отступавшие из Испании, были настигнуты противником в ущелье Ронсеваль. Арьергард королевской армии под командованием племянника Карла Великого графа Роланда был полностью уничтожен басками. Далеким отголоском этого военного события стала классическая эпическая поэма «Песнь о Роланде».
Во время последующих завоевательных походов за Пиренеи, которые продолжались до 801 года, Карл Великий нанес поражение выступившим против него баскам-христианам. Он сумел оттеснить испанских мусульман на юг до реки Эбро. Свои походы на Пиренейском полуострове, длившиеся более 20 лет, Карл Великий завершил успешной осадой города Барселоны.
После длительной серии завоевательных войн франкский король оказался обладателем огромной части Западной и Центральной Европы и самой сильной армии на континенте. Этого не могли не отметить в резиденции Римского Папы, поскольку Карл Великий силой оружия насаждал христианство в землях саксов и других народов-язычников. К тому же он не посягал на имущество католической церкви и защищал ее интересы.
На Рождество Христово в 800 году Римский Папа Лев III короновал коленопреклоненного Карла, провозгласив его императором возрожденной Священной Римской империи.