但是查理更重視以確立西歐的封建制度和羅馬基督教會的統治來鞏固徵服成果。查理曾發布敕令，在薩克森地區普遍建立教堂，要求所有的撒克森人要向教堂納稅，參與宗教活動。不尊重教會，不守教規者，均處以死刑。不忠於國王，侵犯領主者處死刑，信奉原始宗教習俗者，也處死刑。
經過33年和18次重大戰役，查理最終征服撒克森地區，普遍建立了伯爵轄區與教區以實行統治。
征服撒克森是西歐封建制度向中歐、東歐地區推進的開端，是歐洲經濟、政治、文化重心從地中海沿岸向大陸腹地轉移的開端。
在進行撒克森戰爭的同時，查理也多次命令法蘭克軍隊越過庇里牛斯山進攻阿拉伯人。經過20餘年的不斷出擊，終於在庇里牛斯山以南建立了西班牙邊防區。
50年的東征西討，查理把法蘭克王國建成了歐洲最龐大的帝國。它西臨大西洋，東至易北河及波希米亞，北達北海，南至厄布羅河及義大利中部。而隨著版圖的日益擴張，查理對國王的稱號已經不再滿足了。
教皇立奧三世看到查理勢力強大，也為便於和查理共同控制西歐，於是，就為查理舉行了加冕，稱他為“羅馬人皇帝”。查理欣然接受，並正式稱為皇帝。從此，法蘭克王國成為“查理帝國”，查理國王成了“查理大帝”。他把自己的帝國當作了古代羅馬帝國的繼續。
查理統治時期，曾下令教會和寺院辦學，並在宮中成立學院，廣泛招聘僧侶學者前來講學。他還從中等人家和低微門第人家中挑選子弟，與富貴子弟共同接受教育。甚至任命出身貧窮，學習優異的青年教士為主教。當然，這一時代的文化教育仍然是由教會壟斷的，教育的目的也是為宗教神學服務。
查理曼大帝尊敬宗教，對基督教極為熱衷和虔誠。他在亞琛興建了雄偉壯麗的教堂，飾以金銀，配以燭台，正門是用堅固的黃銅鑄就，所需的大理石柱甚至不惜千里迢迢從羅馬和拉文納運來。隨著建築的興盛，繪畫、雕刻等藝術也有所發展。亞琛的宮廷禮拜堂一直保存至今。
查理還派人搜集和抄寫了許多拉丁文和希臘文手稿，雖然對抄本內容一無所知，但也為後代保留了許多古典作家的著作。
查理大帝去世後，大家不知道應當把他安葬在哪裡合適，因為他在生前沒有給予指示。最後，大家一致認為，葬在什麼地方也比不上把他葬在本城的大教堂里更為光榮了。於是，他被安葬在教堂里，墳上樹立了一座鍍金的拱門，上面有他的雕像和銘文。銘文如下：
在這座墳墓之下，安息著偉大的信奉正統宗教的皇帝查理。
他崇高地擴大了法蘭克人的國家，隆盛地統治了47年。
他逝世時年逾70，時值主歷第814年2月朔日的前五天。