公元768年，查理即位，成为加洛林王朝的第二代君主。795年圣诞节，罗马教皇阿德一世逝世。
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| 查理大帝加冕时的情景 |
利奥三世当选为教皇，但他是在查理批准和支持下才上任的。因此为答谢查理的支持，利奥三世决定以特有的方式报答他。公元800年12月25日，查理和教皇并肩走入圣彼得大教堂，只见教堂内灯火通明，圣乐悠扬地回荡着。突然，教皇利奥三世大踏步走到查理面前，把一顶西罗马皇帝的金冠戴在他头上，并高声宣布：“上帝为查理大帝加冕，这位伟大的和带来和平的罗马皇帝，万寿无疆，永远胜利！”参加仪式的教徒也齐声高呼：“上帝以西罗马皇帝的金冠授予查理，查理就是伟大、和平的罗马皇帝和罗马教皇的保护人。”教皇利奥本想以此给查理一个惊喜，但他的做法却没有收到预期目的，反而使得查理感到突兀。查理认为，自己并不需要被授予尊贵荣誉。他甚至于对“奥古斯都”、“皇帝”等称号持有反感态度。
史学家们的怀疑现代许多西方史学家对此表示怀疑。他们认为，查理拥有至高无上的权力，他完全能够控制当时的局势；若非他所愿，加冕是不可能的。而且，从当时利奥三世的处境看，他也绝不敢做出冒犯查理的事。由此他们认为，查理加冕可能是他身边那些向往帝国梦的宫廷学者怂恿的结果。不过，人们普遍认为，查理不愿称帝的最大可能，还是他忌讳教皇利奥三世。教皇主动给自己加冕不仅仅是为了报恩，而想趁机重新得到一些失去的权力。事实上，不管查理是否情愿罗马教皇为他加冕，这次加冕是在中世纪史上意义重大、影响深远的一件事。它奠定了教权与王权对西欧进行双重统治的政治思想基础，也开创了中世纪教皇为皇帝加冕的先例。