Следующим шагом стало торжественное вступление в Страстную субботу 2 апреля 774 г. в Вечный город. Папа Адриан I устроил Карлу пышную встречу, во время которой его приветствовали дети с пальмовыми ветвями в руках и городские ремесленники с хоругвями своих цехов. Проследовав пешком к храму св. Петра, Карл принял благословение Папы, отпраздновал в Риме Пасху и даровал понтифику грамоту, согласно которой «патримоний св. Петра» значительно увеличивал свою территорию по сравнению с «дарением Пипина». Согласно ее положениям, Папа должен был присоединить к своим владениям все города к Южной Италии от линии Луны, Берчето, Пармы, Падуи и Венеции.

Тем временем запертые в Павии лангобарды изнемогали от лишений осады. В июне Дезидерий был вынужден капитулировать и сдаться на милость победителя. Вошедший в Павию Карл захватил королевскую казну, которая была роздана франкским воинам, и взял в плен лангобардского короля вместе с его семьей. Дезидерий был низложен, доставлен во Францию, пострижен в монахи и пожизненно заточен в монастыре.

Главным же достижением Карла Великого стала коронация короной лангобардского короля. Отныне он был королем франков и лангобардов (rex Francorum et Langobardorum), а также, подобно своему отцу Пипину III Короткому, римским патрицием, что означало особый статус покровителя-заступника Вечного города и престола св. Петра. Победа в итальянской кампании была, таким образом, бесспорной и убедительной – Карл добился всего, чего хотел: международный статус Франкского королевства был восстановлен, союз с Папой Римским подтвержден, Лангобардское королевство взято под контроль франков, а опасность со стороны потомков Карломана ликвидирована. Победу омрачал лишь тот факт, что из рук Карла ускользнул сын Дезидерия Атальгиз, нашедший временное убежище в Константинополе. Беглец действительно смог доставить Карлу немало неприятностей. Стоило королю франков, покинуть Италию, как его титул «король лангобардов» оказался под угрозой.

В 775 г. при активном подстрекательства Атальгиза, против франкского владычества взбунтовались герцоги Сполето и Фриуля, рассчитывавшие занять Рим при поддержке византийского десанта с моря. Папа Адриан I вновь направил Карлу Великому послание с просьбой о помощи. Воевавший в Саксонии франкский король смог направить свои воска в Италию лишь в 776 г. Вторжение франкского войска через Альпы было стремительным и планы заговорщиков потерпели полный крах. Атальгиз вновь был вынужден бежать, герцог Фриуля Гродгауз поплатился жизнью, утраченные города возвращены под франкское владычество.

Понимая шаткость своих позиций в Италии, которая восставала, стоило лишь войску франков покинуть ее пределы, Карл Великий искал способ прочно завладеть этой богатейшей южной страной. Для этого он решил короновать лангобардской железной короной своего четырехлетнего сына Пипина и распространить на Италию стандартную систему управления, характерную для Франкского королевства. 17 апреля 781 г. Пипин был крещен Папой Римским и коронован. Конечно же, от имени малолетнего короля Италией правили верные Карлу чиновники и советники, активно насаждавшие в стране стандартные франкские порядки. При том, что франки пытались привлекать к управлению страной представителей местной знати, сохранили лангобардские законы, с уважением относились к местным традициям, на них все равно смотрели как на завоевателей. Вскоре, к середине 780-х гг. была создана коалиция во главе с герцогом Беневенто Арихизом, женатым на дочери короля Дезидерия Атальберте, и Атальгиза, поддержанная Византийской империей. Зять низложенного короля сам претендовал на королевскую корону, и поскольку малолетний Пипин не мог сам справиться с брошенным ему вызовом, его отец Карл поспешил ему на помощь. В 787 г. франкский король двинул свои войска на юг Италии к Беневенту, и непокорный герцог, не имея сил противостоять превосходящему противнику, запросил о пощаде. Арихиз направил в Рим посольство во главе со своим сыном Ромуальдом, которое заверило Карла Великого в покорности и поднесло ему богатые дары. Взамен Беневентский герцог просил лишь об одном – не вторгаться в его владения и не предавать мечу и огню цветущие южноиталийские земли. Карл принял подношения, однако решил продемонстрировать силу и повел свое войску в Капую. Арихиз отступил в Салерно, откуда вновь отправил посольство к королю франков. На этот раз он предлагал в качестве заложников-гарантов 12 знатных лангобардов во главе со своим вторым сыном по имени Гримоальд, умоляя не требовать личной явки, не грабить территорию, соглашаясь принести присягу верности и платить ежегодную дань в 7 тысяч солидов. Король франков принял предложение и клятву и отбыл в Рим, где отпраздновал Пасху.

Казалось, теперь-то Италия наконец окончательно покорилась, однако клятвы Арихиза оказались лживыми. Стоило Карлу покинуть пределы страны, как Беневентский герцог заключил договор с византийцами, которые пожаловали ему в правление Неаполь. Арихиз обязывался отправить своего старшего сына Ромуальда заложником в Константинополь, а сам подчиниться византийским законам, обычаям и традициям, вплоть до того, что носить греческую одежду. Лишь благосклонная к королю франков судьба, убравшая с его пути Карломана, избавила Карла Великого от необходимости вновь переходить Альпы и усмирять мятежную южную страну.

Вначале июля 787 г. скоропостижно скончался Ромуальд, а месяц спустя умер и его отец Арихиз. Получалось, что новый герцог Беневентский, молодой Гримоальд, был у Карла в руках, ведь франкский король увез его с собой в качестве заложника. Взяв с Гримоальдастрогие клятвы верности и заставив сбрить бороду по франкскому обычаю в знак покорности, Карл отпустил его в родовые владения. Дальнейшие события показали, что расчет правителя франков был верным. Когда в следующем 788 г. Адальгиз при поддержке византийцев высадился в Калабрии, Гримоальд выступил на стороне Карла и совместными силами они нанесли империи и союзным ей лангобардам сокрушительное поражение. Ромеи потеряли в сражении 4 тыс. убитыми, еще около тысячи солдаты были захвачены в плен. После этого покорение Италии было наконец завершено. Карл, лишь условно считаясь со светской властью Папы Римского над городами Папской области, окончательно овладел страной. Титул «патриция Рима», унаследованный им от отца Пипина III, приобрел, таким образом, реальное значение. Ведь Рим был отныне в фактическом владении Карла. В целом Италия стала подобием «долевого королевства» в составе общей франкской державы, у которой был своей король – сын Карла Пипин, свои особые традиции, элементы лангобардского законодательства. Однако при всех элементах местного самоуправления верховная власть над Италией, несомненно, принадлежала Карлу единолично, и ни Папа Римский, ни тем более Пипин не смели, да и не могли перечить воле единовластного короля франков и лангобардов, патриция римлян.

Противостояние с Баварским герцогством, пришедшееся на те же годы, далось Карлу Великому гораздо легче, нежели несколько длительных и кровопролитных кампаний в Италии. Герцогство Бавария уже с VI в. считалось одной из окраинных территорий Франкского королевства, однако степень реальной власти франкских королей в этом племенном образовании баваров (маркоманнов) была невысока, и местные герцоги признавали себя вассалами правителей франков исключительно из опасения прямого вооруженного столкновения с сильным и опасным соседом.