Vertailtuna Adrianukseen paavi Leo III (795-816) oli huonompi mies. Siinä missä Adrianus oli pyrkinyt säilyttämään itsenäisyytensä tasapainottelemalla Bysantin keisarin ja frankkien kuninkaan välillä, Leo osoitti alusta alkaen alistumista jälkimmäiselle. Tilanne oli epävakaa sekä Konstantinopolissa että Roomassa. Konstantinopolissa keisarinna Irene sokeutti ja syrjäytti vuonna 797 poikansa Konstantinus VI:n vuodesta 790 asti jatkuneiden vaikeuksien jälkeen ja otti hänen paikkansa ensimmäisenä naisena, joka hallitsi keisarikuntaa omilla oikeuksillaan. Hänen perustuslaillinen asemansa oli näin ollen kyseenalainen; lännen Alcuin piti vuonna 799 keisarillista valtaistuinta tyhjänä. Samaan aikaan Roomassa vihamielinen aatelisto käytti tilaisuutta hyväkseen hyökätäkseen Leoa vastaan, joka pakeni vuonna 799 Alppien yli suojelijansa Kaarle Suuren luo Paderborniin. Vaikka Kaarle teki paaviin kielteisen vaikutuksen, Alcuin suostutteli Kaarle Suuren lähettämään hänet takaisin Roomaan komission kanssa, joka totesi häntä vastaan esitetyt syytökset vääriksi ja pidätti ja karkotti hänen syyttäjänsä. Tilanne oli kuitenkin edelleen epävarma. Kun otetaan huomioon sekä paavin että Bysantin keisarin ahdinko, ”Kristuksen kirkon koko pelastus” lepäsi (niin Alcuin kirjoitti) Kaarle Suuren käsissä, ja syksyllä 800 hän lähti Roomaan ”palauttamaan kirkon tilaa, joka oli pahasti häiriintynyt”. Joulukuun 23. päivänä Leo puhdistautui juhlallisesti häntä vastaan nostetuista syytteistä. Kaksi päivää myöhemmin, 25. joulukuuta, suuri joukko kokoontui Pyhän Pietarin kirkkoon, jossa paavin oli määrä vihkiä Kaarle Suuren poika kuninkaaksi. Yhtäkkiä, kun Kaarle Suuri nousi rukouksesta, Leo asetti kruunun hänen päähänsä, ja samalla kun kokoontuneet roomalaiset ylistivät häntä ”Augustukseksi ja keisariksi”, paavi nöyrtyi Kaarle Suuren edessä ja ”palvoi” häntä ”entisaikojen keisarien tapaan”.”
Näyttää selvältä, että tämä kruunajaiset olivat paavin, ei frankkien kuninkaan tekosia, jonka kerrotaan yllättyneen ja suuttuneen niistä. Välitön hyötyjä kruunajaisista oli paavi, jonka asema oli tästä lähtien varma. Kaarle Suuri joutui kohtaamaan kruunajaisten merkittävät seuraukset ja erityisesti varmistamaan Konstantinopolin tunnustuksen, jota ilman hänen tittelinsä oli oikeudellisesti pätemätön. Kronikoitsija Theofanesin mukaan hän pyrki tähän tarjoamalla avioliittoa keisarinna Irenelle ja toivoen näin ”yhdistävänsä idän ja lännen”. Jos näin oli, Konstantinopolin vallankumous ja Irenen syrjäyttäminen vuonna 802 tekivät suunnitelmasta tyhjäksi. Joka tapauksessa Kaarle Suuren kruunajaiset olivat ulkopoliittinen, itse asiassa laiton ja vallankumouksellinen menettely. Paavilla ei ollut oikeutta tehdä hänestä keisaria. Kruunajaiset eivät myöskään luoneet uutta läntistä valtakuntaa nykyisen itäisen valtakunnan rinnalle. Bysanttilaisten silmissä Kaarle Suuri oli vallananastaja, eikä hänellä ollut pienintäkään mahdollisuutta nousta keisarien valtaistuimelle. Ainoat keisarilliset alueet, jotka hän sai käsiinsä, olivat Rooman herttuakunta ja entinen eksarkaatti. Muuten hän pysyi, kuten ennenkin, frankkien ja lombardien kuninkaana. Kun otetaan huomioon, että vuonna 806 hän sopi alueidensa jakamisesta kolmen poikansa kesken, voidaan epäillä, olisiko Kaarle Suuren valtakunta säilynyt, elleivät kaksi vanhempaa poikaa olisi kuolleet ennen häntä ja jättäneet jakamatonta perintöä vuonna 814 kolmannelle pojalle, Ludvig I Hurskaalle.
Vaikka vuoden 800 keisarikruunajaisten välitön konteksti olikin rajattu, sillä oli laajempia merkityksiä. Ensinnäkin idän ja lännen välisestä erottelusta oli tullut toteutunut tosiasia poliittisella tasolla; sillä vaikka vuonna 800 ei ollutkaan tarkoitus jakaa keisarikuntaa, tämä oli käytännön tulos. Vuonna 812 Bysantin keisari Mikael I tunnusti Kaarle Suuren keisarin arvonimen tuloksettoman sodan ja uuvuttavien neuvottelujen jälkeen. Se oli edelleen henkilökohtainen arvonimi, ja Kaarle Suuri tunnustettiin vain keisariksi, ei roomalaisten keisariksi; toisin sanoen Konstantinopolin keisari säilytti väitteensä siitä, että hän oli Rooman keisarien ainoa todellinen seuraaja. Lisäksi tunnustusta annettiin vastahakoisesti, ja myöhemmin, kun Bysantti oli vahvempi ja Karoliinit heikompia, Mikaelin seuraajat kieltäytyivät laajentamasta sitä automaattisesti Kaarle Suuren seuraajiin. Näin ollen vuoden 800 säädöksen toinen seuraus oli kilpailu Konstantinopolin kanssa, joka pysyi tärkeänä tekijänä keisarikunnan historiassa ainakin vuoteen 1204 asti. Kolmanneksi Kaarle Suuren kruunaaminen sotki hänet ja hänen seuraajansa yhä syvemmin paavin ekumeenisiin pyrkimyksiin.
Paavin ja frankkien hallitsijoiden väliset suhteet, jotka olivat olleet läheiset jo lähes 50 vuotta ennen vuotta 800, tiivistyivät, kun roomalaisesta istuimesta tuli Kaarle Suuren hallintoalueiden ensimmäinen metropoliittinen kirkko. Uskonnolliset keisarit ja heidän kirkolliset neuvonantajansa pitivät vastedes kristittyjen yhtenäisyyden edistämistä keisarilliseen arvoonsa liittyvänä päätehtävänä. Lisäksi se, että paavi oli kruunannut Kaarle Suuren keisariksi – oikeutetusti tai ei – ei voinut olla vaikuttamatta. Paavi oli tehnyt aloitteen. Eikö hän itse asiassa ollut asettanut Kaarle Suurta keisariksi? Innocentius III:n aikana väitettiin, että paavi Leo III oli siirtänyt keisarikunnan kreikkalaisilta saksalaisille ja että hänen seuraajansa voisivat halutessaan siirtää sen muualle. Tämä oli myöhempi oppi, mutta jo Kaarle Suurelle vaarat olivat ilmeiset. Kun Kaarle Suuri päätti vuonna 813 Mikael I:n kanssa tekemänsä sopimuksen jälkeen liittää eloonjääneen poikansa Ludvigin keisarillisen vallan käyttöön, hän muotoili toimintansa sen mukaisesti. Seremoniaa ei pidetty Roomassa vaan Aachenin keisarillisessa kappelissa; paavi ei ollut läsnä; perustava teko oli kokoontuneen frankkien aateliston suosionosoitus; ja Ludvig joko sai diademin isältään tai otti sen omin käsin alttarilta. Kontrasti vuoden 800 roomalaiseen seremoniaan oli tarkoituksellinen. Tästä lähtien kahden vastakkaisen näkemyksen tai teorian – paavillisen ja frankkien – välinen ristiriita valtakunnasta oli hallitseva teema.