Казалось, что Саксония наконец покорена и включена в состав франкской державы, но это было обманчивое впечатление. Через несколько месяцев из Дании вернулся бежавший туда Видукинд, что послужило сигналом к всеобщему восстанию. Множество франков было перебито, христианские храмы разрушены. Войско, посланное против саксов, попало в засаду у горы Зунталь и было почти полностью перебито мятежниками. Карл собрал новую армию, явился в Верден, вызвал к себе саксонских старейшин и принудил их выдать 4500 заложников. Все они в один день были обезглавлены. Тогда же был обнародован так называемый «Первый саксонский капитулярий», грозивший страшными карами за любое прегрешение против церкви и франкской администрации. Следующие три года Карл почти не покидал Саксонии. В ходе этой упорной войны он бил саксов в открытых сражениях и в карательных рейдах, брал сотни заложников, которых увозил из страны, уничтожал селения и фермы непокорных. Летом 785 года франки перешли Везер. Обескровленный многими поражениями, Видукинд завязал с Карлом переговоры и запросил пощады. Осенью он приехал к королю в Аттиньи, крестился и получил из его рук богатые дары. Это был переломный момент в Саксонской войне. После этого сопротивление побеждённых стало постепенно ослабевать, и Карл получил возможность освободить часть сил для других завоеваний.

В конце 786 года он выступил против герцога Беневентского Арихиза, владевшего южной частью Апеннинского полуострова и мечтавшего объединить под своей властью всю Италию. В начале 787 года Карл уже был в Риме, а затем подошёл к Капуе. Напуганный этой стремительностью, Арихиз отступил к Салерно и оттуда отправил к Карлу своего сына для переговоров. Он обещал полное повиновение, лишь бы король не опустошал его территории. Карл согласился. После этого сам герцог и его народ принесли королю франков присягу в верности. Таким образом, вся Италия, до самого юга, признала власть франкского короля. Развязав себе руки в Саксонии и Италии, Карл обратился против баварского герцога Тассилона, старого союзника лангобардов. В том же году он окружил Баварию с трёх сторон войсками. Тассилон вынужден был принести клятву верности. В 788 году Карл вызвал герцога на суд, низложил и заставил постричься в монахи. Герцогская власть в Баварии была упразднена, а страна отдана под управление графам.

Затем началась тяжёлая аварская война. По свидетельству биографа Карла Эйнгарда, она была самой ожесточённой после саксонской и потребовала от франков очень больших издержек. Летом 791 года армия Карла тремя различными путями вторглась в страну аваров и дошла до Венского леса, где были их главные укрепления. Покинув свой лагерь, авары бежали вглубь страны, франки преследовали их до впадения реки Раб в Дунай. Дальнейшее преследование прекратилось вследствие массового падежа лошадей. Армия вернулась в Регенсбург, нагруженная большой добычей. Весь год Карл провёл в этом городе, но от нового похода против авар его отвлекло восстание саксов. Размах его превзошёл даже события 785 года. К саксам присоединились фризы и славяне. Повсюду были разрушены храмы и перебиты франкские гарнизоны. Осенью 795 года король с сильной армией опустошил Саксонию и дошёл до Нижней Эльбы. Но едва он ушёл, восстали саксы, проживавшие к северу от Эльбы (в Нордальбингии). Карл должен был обратиться против них. Тем временем хорутанский князь Войномир возобновил войну против авар, взял их укреплённый лагерь и захватил богатую добычу. Летом 796 года сын Карла Пипин вновь напал на авар, опустошил всю их страну и разрушил до основания хринг. После этого похода, по словам Эйнгарда, в Паннонии не осталось в живых ни одного её обитателя, а место, на котором находилась резиденция кагана, не сохранило и следов человеческой деятельности. Воинственный народ авар, в течение нескольких столетий наводивший ужас на всю Восточную Европу, перестал существовать.

Сам Карл с сыновьями Карлом и Людовиком воевал в Саксонии. В конце лета — начале осени 797 года он начал грандиозный поход по суше и по воде и, опустошая всё на своём пути, подошёл к Нордальбингии. Со всех сторон к нему сбежались саксы и фризы, дав большое число заложников. В ходе экспедиции Карл расселил в Саксонии франков, а многих саксов увёл с собой в Франконию. Весной 798 года он подверг полному опустошению земли между Везером и Эльбой. Одновременно союзные франкам ободриты разбили нордальбингов у Свентаны, перебив до 4 тысяч саксов. После этого Карл смог вернуться во Франконию, ведя за собой до полутора тысяч пленных. Летом 799 года король вместе с сыновьями отправился в последний поход против саксов. Сам он оставался в Падерборне. Тем временем Карл Юный завершил усмирение Нордальбингии. Обескровленная многолетней войной Саксония склонилась перед победителем. Покорение этой обширной страны и включение её в состав франкского государства стало важным событием раннесредневековой истории Европы. В результате всех этих войн королевство франков увеличилось почти в два раза по сравнению с тем, каким оно было при Пипине. Пределы его простирались от Шлезвига на севере до Калабрии на юге, от Атлантического океана на западе до Венского леса на востоке. Впервые со времён древней Римской империи вся Западная Европа объединилась под властью одного государя. Королевский титул уже не мог удовлетворить создателя и обладателя этой грандиозной империи.

Осенью 800 года Карл отправился в Рим и 25 декабря принял императорский титул. В то время ему исполнилось 58 лет. Находясь в зените славы, Карл пребывал в расцвете сил и здоровья. Простой в отношениях с людьми, он не терпел пышности и церемоний в быту. По свидетельству Эйнгарда, Карл был очень прост и умерен в своих привычках. В обычные дни наряд его мало отличался от одежды простолюдина. Вина он пил мало и ненавидел пьянство. Обед императора в будни состоял всего из четырёх блюд, не считая жаркого, которое сами охотники подавали прямо на вертелах и которое Карл предпочитал всякому другому яству. Во время еды он слушал музыку или чтение. Его занимали подвиги древних, а также сочинения Святого Августина «О граде Божьем». После обеда в летнее время он съедал несколько яблок и выпивал ещё один кубок; потом, раздевшись донага, отдыхал два или три часа. Ночью же он спал неспокойно: четыре-пять раз просыпался и даже вставал с постели. Во время утреннего одевания Карл принимал друзей, а также, если было срочное дело, которое без него затруднялись решить, выслушивал тяжущиеся стороны и выносил приговор. В это же время он отдавал распоряжения своим слугам и министрам на весь день. Был он красноречив и с такой лёгкостью выражал свои мысли, что мог бы сойти за ритора. Не ограничиваясь отечественной речью, Карл изучал иностранные языки и, между прочим, овладел латынью настолько, что мог изъясняться на ней, как на родном языке; по-гречески он более понимал, нежели говорил. В детстве Карл не получил правильного образования, однако он компенсировал этот недостаток природным умом и замечательным трудолюбием. Прилежно занимаясь различными науками, он высоко ценил учёных, выказывая им большое уважение. Уже будучи взрослым, он сам обучился грамматике, риторике, диалектике и астрономии, благодаря чему мог искусно вычислять церковные праздники и наблюдать за движением звёзд. Пытался он также писать и с этой целью постоянно держал под подушкой дощечки для письма, дабы в свободное время приучать руку выводить буквы, но труд его, слишком поздно начатый, имел мало успеха — несмотря на все старания, писать за всю жизнь он так и не научился. Церковь во все годы глубоко почитал и свято соблюдал все обряды. Он был государь очень деятельный и прославил себя не только как великий полководец, но и как неутомимый строитель. По его почину прокладывались дороги, прорывались каналы, возводились мосты, вырастали десятки дворцов и храмов. Среди самых крупных его построек можно назвать многоарочный мост через Рейн и великолепный дворцовый комплекс в Ахене с огромными, сооружёнными на римский манер термами.

Последние годы жизни Карл воздерживался от завоевательных войн и больше думал об обороне своих обширных владений. Так, он много сделал для защиты северных пределов империи от набегов норманнов. Незадолго до смерти, в 813 году, Карл призвал к себе единственного оставшегося в живых сына, Людовика, носившего титул короля Аквитании, и, созвав торжественное собрание знатных франков всего королевства, назначил его, с общего согласия, своим соправителем и наследником, а затем возложил ему на голову императорскую корону. Вскоре после этого, сражённый сильной лихорадкой, он слёг. В конце января 814 года к лихорадке присоединился плеврит, и на седьмой день император умер.