All'ambasceria mandata da Roma, Carlo rispondeva con un'altra, di cui parte principale era l'abate Angilberto, noto per la sua dottrina ed il suo amore alla poesia, che gli fecero dare il soprannome di Omero. Le istruzioni avute erano assai semplici. Doveva ricordare al Papa la necessità di «serbare la santità della vita, e di provvedere alla osservanza dei sacri canoni.» Ed il Re scriveva poi direttamente ad Adriano: «Angilberto viene a discorrere con Voi di tutto ciò che crederete necessario alla esaltazione di Santa Chiesa e di Dio, alla stabilità del vostro onore e del nostro Patriziato. Noi vogliamo con Voi, come già col vostro predecessore, stringere patti d'alleanza, ed avere la vostra benedizione. Spetta a noi, mercè l'aiuto di Dio, difendere di fuori con le armi la Chiesa contro i pagani e gl'infedeli, proteggerla dentro con la conservazione della cattolica fede. Spetta a voi, o Santo Padre, assistere le nostre milizie, con le mani levate al cielo, come Mosè, affinchè il popolo cristiano possa conseguire vittoria contro i nemici di Cristo.» Carlo prendeva adunque l'attitudine non solamente di protettore del Papa, ma anche di sostenitore della vera fede. L'ammonizione sulla necessità di serbare il buon costume, dimostrava che era giunta in Francia notizia delle molte e gravi accuse che in Roma si movevano al Papa dai suoi nemici e calunniatori.
Tutto intanto continuava ad andare a favore del Re, ed insieme con la fortuna cresceva l'animo suo e dei suoi seguaci. Il suo dotto consigliere Alcuino gli ricordava continuamente, che era stato chiamato da Dio ad essere non solo il più potente sovrano del mondo, ma anche il sostenitore della vera fede. Adesso non c'era più da temer nulla dall'Impero d'Oriente, divenuto tale che nessuno osava parlarne senza arrossire. Di là non poteva minacciare nessun pericolo, nessuna opposizione alla soverchiante potenza di Carlo. Irene aveva cominciato a governare col figlio Costantino VI, tenendolo sottoposto sino ad umiliarlo non solo, ma anche a batterlo. Egli se ne emancipò finalmente, escludendola dal governo, e confinandola. Ma era così debole, così dissoluto, capriccioso e violento, che nel 797 una rivoluzione rimise sul trono la madre, la quale potè non solamente deporlo, ma anche adoperare contro di lui ogni violenza, facendogli da ultimo cavare gli occhi: non riuscì però a farlo morire come aveva sperato. Non solo adunque sul trono di Costantinopoli si trovava una donna, il che non era mai sino allora seguito, e pareva perciò enorme; ma questa donna, colla sua condotta verso il figlio, aveva dimostrato di essere un mostro.
Nè andavano gran fatto meglio le cose a Roma, dove la debolezza dell'Impero e la lontananza di Carlo avevano di nuovo fatto scatenare selvagge passioni. I judices de clero, e i judices de militia, che già da qualche tempo comandavano nella Città, si sollevarono. I primi, come già vedemmo, eran ricchi prelati, amici o parenti dei Papi. Di mezzo ad essi si sceglievano i sette ministri che reggevano la Curia, ed amministravano gl'interessi della Chiesa; ed alla loro testa si trovava il Primicerius, che nelle pubbliche cerimonie veniva subito dopo il Papa. Quest'ufficio, sotto Adriano I, la cui famiglia, già nobile e potente, divenne allora potentissima, era stato tenuto da suo zio Teodato, che ebbe anche il titolo di Consul et Dux. Gran potere avevano avuto pure i due nipoti del Papa, Teodoro e Pasquale, il secondo dei quali fu, dopo Teodato, nominato Primicerio, ed alla morte di Adriano ritenne l'ufficio, giacchè secondo l'usanza esso non mutava col mutare dei Papi. S'era quindi assuefatto a farla da padrone, e veniva perciò avversato da Leone III, di cui era naturalmente nemico. Egli ed il sacellario Campulo (forse altro nipote del Papa defunto) si posero alla testa dei judices de clero, e dei judices de militia, i quali ultimi, formando l'aristocrazia laica, comandavano l'esercito; e tutti insieme volevano ora impadronirsi affatto del governo della Città.
Il 25 di aprile 797, giorno di S. Marco, destinato alla processione delle solenni litanie, Leone III, accompagnato da Pasquale e da Campulo, s'avanzava a cavallo, seguito dal clero, per la via che da S. Giovanni in Laterano conduce a S. Lorenzo in Lucina. Appena che furono giunti a S. Silvestro in Capite, sbucarono colle armi sguainate i congiurati, che assalirono il Papa, gettandolo giù da cavallo e ferendolo. Cercarono poi, secondo la barbara usanza bizantina, di accecarlo e di strappargli la lingua, lasciandolo a terra semivivo. Pasquale e Campulo, che eran d'accordo coi congiurati, s'unirono con essi, e chiusero il Papa nel vicino convento; poi, per maggiore sicurezza, lo condussero a Sant'Erasmo sul Celio. La leggenda vuole che colà egli miracolosamente riacquistasse gli occhi e la lingua, che la storia invece crede non avesse mai perduti. I congiurati non osarono procedere alla elezione d'un nuovo Papa, tanto più che essi non avevano cospirato contro il capo della Chiesa, ma contro il signore della Città. Essendo Leone III guarito ben presto delle sue ferite, fu da alcuni dei suoi famigliari, tra cui il ciambellano Albino, calato con funi dalle mura del convento, e menato in S. Pietro. Colà venne il duca di Spoleto, Guinigildo, coi suoi armati, in compagnia d'un messo di re Carlo, e lo condussero a Spoleto. Un'ambasceria fu subito mandata in Francia, per render conto al Re dell'accaduto, aggiungendo che il Papa voleva parlargli. Carlo rispose che sarebbe subito venuto in persona, se non fosse stato trattenuto da una nuova spedizione contro i Sassoni. Lo aspettava perciò a Padeborn, ed avrebbe inviato ad incontrarlo l'arcivescovo Ildibaldo di Colonia, il conte Ascario ed il proprio figlio Pipino re d'Italia, che lo avrebbero, per maggior sicurezza ed onore, accompagnato fino a lui. Il viaggio del Papa, in compagnia di molti prelati, fu trionfale. Incontrò prima l'Arcivescovo, poi Pipino, che con una parte dell'esercito lo accompagnò a Padeborn, dove Carlo lo accolse solennemente, alla testa delle sue schiere, le quali ricevettero in ginocchio la benedizione papale. Il Re lo intrattenne poi con grandi feste, e gli fece anche larghi donativi.
Da Roma, dove la rivoluzione imperversava, continuavano intanto ad arrivare gravissime accuse contro il Papa, e si pregava il Re che volesse sottoporlo ad un giudizio, perchè si trattava di colpe tali da doverlo deporre, se non riusciva a dimostrarsene innocente. La cosa appariva infatti tale che Carlo, sebbene trattenuto dalle cure della guerra, par che si decidesse a consultare l'opinione del suo fido Alcuino circa l'opportunità di continuare in persona la guerra, o recarsi invece subito a Roma, per provvedere allo stato ivi sempre incerto e tumultuoso delle cose. Ed Alcuino allora scrisse al Re una lettera assai notevole, in cui gli diceva: «Fino ad ora vi sono state nel mondo tre potestà: il Vicario di San Pietro, sacrilegamente oggi ingiuriato e maltrattato; l'Imperatore, laico, dominatore della nuova Roma, il quale, in modo non meno barbaro, venne balzato dal trono, su cui fu messa una donna; e finalmente la regia dignità da Gesù Cristo a Voi affidata, per reggere il popolo cristiano. Essa ora sovrasta a tutti in sapienza e potenza; in Voi perciò è riposta la salute della Cristianità. Bisogna che prima pensiate a portare rimedio al capo (cioè Roma), per pensare dopo a guarire i piedi (cioè i Sassoni e gli altri nemici), i cui mali son sempre meno pericolosi.»
Il Re, che si vedeva adesso invocato quale suprema autorità dal Papa e dai Romani, era compreso della gravità delle cose, e desiderava recarsi senz'altro indugio in Italia. Pure, non essendogli ancora possibile muoversi, lasciò ripartire Leone III, accompagnato dagli arcivescovi di Colonia e di Salisburgo, da cinque vescovi, da tre conti, i quali andarono col Papa, non solamente in segno d'onore, ma anche per iniziare il processo sui fatti seguiti in Roma, e sulle accuse che gli erano mosse. Per la sua qualità di capo della Chiesa, per la reazione già cominciata in suo favore, e per la protezione che aveva dal Re, il Papa fu accolto trionfalmente per tutto. Il 29 novembre 799 era a Pontemolle, dove gli vennero incontro il clero, le suore, il Senato, cioè i nobili, l'esercito romano, il popolo, le scholae degli stranieri, cantando salmi, e portando le bandiere in mano. Leone III andò in S. Pietro ove dette la benedizione, ed amministrò la comunione. Il giorno seguente si recò in Laterano, e colà, dopo pochi altri giorni, i commissari regi iniziarono il processo nel nuovo triclinio, dove era il gran mosaico da noi ricordato più sopra. Pasquale e Campulo si presentarono tranquilli coi loro compagni; ma non avendo potuto provare le accuse, ed essendo invece manifeste le sanguinose violenze da essi usate contro il Papa, furono arrestati e inviati in Francia, per essere sottoposti al giudizio supremo e definitivo di Carlo, il quale rimandò la decisione al suo ritorno in Italia.
Nè il Re si poteva muovere ancora, a cagione delle guerre contro i Sassoni, contro i Bretoni, e contro i Musulmani nella Spagna. S'aggiunse che il 4 giugno dell'800 moriva la terza ed ultima sua moglie legittima, Liutgarda. Finalmente nell'autunno di quell'anno intraprese il suo quarto e più memorabile viaggio in Italia. Veniva alla testa d'un esercito, in compagnia di suo figlio Pipino, che da Ancona egli spedì contro il duca di Benevento, che nuovamente minacciava di ribellarsi. Il 23 novembre era a Mentana, a 14 miglia da Roma, e colà gli venne incontro Leone III col clero, l'esercito ed il popolo romano. Si trattennero insieme e desinarono; dopo il Papa ritornò a Roma. Il giorno seguente Carlo fece il suo solenne ingresso in S. Pietro, dove Leone III lo aspettava col clero.
Il 1º di dicembre il Re, circondato dai suoi vescovi, abbati e baroni, sedeva come supremo giudice in S. Pietro, dove aveva convocato una grande assemblea, alla quale assistevano le due aristocrazie ed il clero di Roma. Carlo vestiva la toga e la clamide di Patrizio dei Romani, ed accanto a lui sedeva il Papa, i cui accusatori, ricondotti di Francia a Roma, erano ivi presenti. Il Re espose allora d'esser venuto, come Patrizio e difensore della Chiesa, per restituire in essa l'ordine turbato dalle ingiurie e dalle accuse mosse al capo della Cristianità. La suprema autorità di Carlo era da tutti riconosciuta; ma ciò non ostante riusciva assai difficile arrivare ad una conclusione in questo giudizio. Provare davvero le accuse mosse contro il Papa non era possibile, ma non era facile neppure dimostrarle false. I vescovi inoltre dichiararono unanimi che ad essi non era in nessun modo lecito giudicare il capo supremo della Chiesa, che doveva invece essere il loro giudice. I particolari del processo ci sono ignoti, e non conosciamo neppure la precisa natura delle accuse. Certo è che il 23 dicembre, alla presenza del Re, dei vescovi, del clero, dei Franchi, dei nobili e del popolo romano, solennemente radunati in S. Pietro, il Papa, salito sull'ambone, posando la mano sugli Evangeli, con chiara e sonora voce, dichiarava che, seguendo l'esempio dei predecessori (fra i quali si poteva infatti citare Pelagio, accusato d'aver contribuito alla morte di papa Vigilio), di sua spontanea volontà, senza che nessuno potesse giudicarlo, giurava d'essere affatto innocente di tutte quante le colpe di cui lo avevano accusato. Il clero cantò allora solenni litanie, in ringraziamento a Dio ed alla Vergine. Certo Leone III s'indusse a quest'atto, perchè era parso necessario al Re, senza il cui aiuto egli non avrebbe potuto governare. La sua autorità di fronte alla Chiesa ed al popolo fu però salva. Pasquale, Campulo ed i loro compagni vennero condannati alla pena di morte, commutata poi nell'esilio perpetuo in Francia, per intercessione, a quanto si disse, del Papa stesso. Quel giorno arrivarono a Roma due rappresentanti del Patriarca di Gerusalemme, che consegnarono a Carlo le chiavi della città e del S. Sepolcro. Il giorno di Natale egli assisteva alla messa solenne, celebrata in S. Pietro dal Papa, finita la quale andarono insieme a pregare nel sepolcro del Santo. Quando Carlo si levò in piedi, Leone III improvvisamente gli pose sul capo la corona imperiale, e si narra che subito dopo, inginocchiatosi, lo adorasse. Il popolo romano freneticamente allora acclamò: Carolo, piissimo, augusto, a Deo coronato, magno, pacifico Imperatori vita et victoria. Questa coronazione iniziava un'epoca nuova nella storia del mondo.
L'annalista Eginardo afferma che essa fu un atto improvviso ed inaspettato del Papa, compiuto ad insaputa di Carlo, il quale avrebbe anzi dichiarato che, se avesse potuto prevederlo, si sarebbe, non ostante la solennità di quel giorno, astenuto dall'andare in S. Pietro. Molto si è disputato sulla verità di una tale affermazione. Alcuni la credettero pura invenzione del cronista, altri invece una finzione del Re, il quale avrebbe fatto come Tiberio, che pretendeva di ricusar l'Impero da lui pur tanto ambito. Sin dal tempo in cui il Papa era a Padeborn sarebbe, secondo essi, stato fissato tutto, per la imperiale coronazione, la quale in nessun modo avrebbe potuto essere un atto improvviso ed inaspettato. Bisognava almeno aver prima ordinato, preparato la corona, concertato la solennità della funzione, la quale infatti non riuscì punto inaspettata ai presenti, che subito intesero ed applaudirono unanimi e clamorosamente.
Nella storia non mancano esempi simili, i quali provano che, per spiegare le parole del Re, non c'è bisogno di ricorrere alla finzione ed alla malafede. Il Persigny racconta, nelle sue Memorie, come fu lui che affrettò quasi violentemente la proclamazione dell'Impero, contro la volontà di Napoleone III, il quale pur tanto e da così lungo tempo lo ambiva e lo preparava. Gli sembrava però che non fosse ancora giunto il momento opportuno, che il Persigny credeva invece arrivato, e non voleva lasciarlo passare. È probabile quindi che Carlo, il quale certo ambiva l'Impero, avesse desiderato di apparecchiarne meglio la proclamazione e determinare prima la forma della solennità; e che il Papa invece, appunto per non esser costretto ad accettare qualche formola o condizione a lui poco gradita, avesse affrettato la decisione, presentando il fatto compiuto. A lui importava sommamente, che la coronazione e la proclamazione dell'Impero apparissero come opera del capo visibile della Chiesa, quale strumento di Dio, coll'acclamazione del popolo romano, che rappresentava l'universo popolo cristiano. Leone III voleva essere l'iniziatore, il creatore del nuovo Impero, perchè tutto riuscisse a vantaggio della religione, a sempre maggiore incremento dell'autorità della Chiesa.