795年，羅馬教皇阿德一世逝世，查理支持利奧三世當(dāng)選為新的教皇。利奧三世為了答謝查理，在羅馬為他大唱贊歌，從而引起了羅馬貴族的不滿。反對者沖進教皇官邸，逮捕了利奧三世，準(zhǔn)備將他送進修道院受刑，揚言要刺瞎他的雙眼，割掉他的舌頭。利奧首先向拜占庭國王求救，卻遭到了無情的拒絕。

逃出監(jiān)獄后他又向查理求援，查理親自帶兵護送利奧三世回羅馬，并用武力平息了這場糾紛。利奧三世對查理感激涕零，抓住一切機會報答他。公元800年的圣誕節(jié)，羅馬教皇利奧三世給查理加冕為“羅馬人皇帝”，史稱查理大帝。

關(guān)于查理加冕稱帝的問題，歷史上存在著不同的說法，有人認為查理根本無意加冕，那只是教皇一相情愿的報恩行為。在《查理大帝傳》中詳細記述了加冕的全過程：公元800年12月25日，教皇召集了附近地區(qū)所有愿意參加彌撒的人們來到圣彼得大教堂，當(dāng)晚一切顯得格外隆重，教堂內(nèi)燈火通明，音樂悠揚地回蕩著。

彌撒儀式開始了，查理望著基督像，全心地沉浸在儀式的莊嚴之中。突然，教皇利奧三世大踏步地走到查理面前，將一頂西羅馬皇帝的皇冠戴到他頭上，并高聲宣布：“上帝為查理加冕，這位偉大的、帶來和平的羅馬皇帝，萬壽無疆，永遠勝利！”參加儀式的教徒也齊聲高呼：“上帝以西羅馬皇帝的金冠授予查理，查理就是偉大、和平的羅馬皇帝和羅馬教皇的保護人！”