Karlamagnús var af ætt Karlunga, en það var konungsættin í frankaríkinu. Hann fæddist árið 747 eða 748 (heimildum ber ekki saman). Foreldrar hans voru Pipin litli frankakonungur og Bertrada af Laon. Ekkert er vitað um æsku Karls en þegar hann var um tvítugt lést Pippín faðir hans árið 768. Í fyrstu eftir það ríkti hann með bróður sínum, Karlóman I. En aðeins þremur árum síðar lést Karlóman og varð Karl þá eini konungur frankaríkisins. Ástandið í Evrópu á þessum tíma var ótryggt. Á norðurþýsku lágsléttunni bjuggu saxar en þeir voru enn heiðnir og voru utan við frankaríkið. Á Spáni réðu márar og leituðust við að sækja til norðurs. Á Ítalíu voru langbarðar í erjum við páfagarð um yfirráð á skaganum. Í austri voru austrænir avarar að sækja vestur.
Stríð
Karlamagnús mun snemma hafa tekið sér fyrir hendur að treysta ytri mörk ríkisins, kristna nágranna sína og hertaka ný lönd. Fyrsta verkefni hins unga konungs var að hertaka Akvitaníu (syðst í nútíma Frakklandi) en þar hafði Húnold hertogi gert uppreisn gegn konungi. Í átökunum náði Karl ekki aðeins Akvitaníu, heldur einnig Gascoigne. Þannig mynduðust núverandi landamæri Frakklands og Spánar.
Næst sneri Karl sér að Söxum í norðri. Þangað fór hann fyrst árið 772 en þetta mun hafa verið erfiðasta verkefnið sem hann tók sér fyrir hendur. Alls varði Karl 30 árum ævi sinnar í að hertaka lönd Saxa í nokkrum leiðöngrum. Honum var ekki aðeins umhugað um að ná löndum þeirra, heldur réðst hann í að kristna þá. Í þeim tilgangi var borgin Hamborg stofnuð og var hún lengi vel miðstöð kristniboðsins í norðri.
Á meðan Saxastríðin stóðu yfir fór Karl í herleiðangra í aðra hluta ríkis síns. 773 fór hann suður Alpafjöll og herjaði á Langbarða. Ári síðan náðu Frankar höfuðborg þeirra, Pavia. Karl setti síðasta langbarðakonunginn, Desideríus, af og útnefndi sjálfan sig sem konung Langbarða. Hann sótti alla leið til Rómar og gerði samning við páfa þar sem páfagarður fékk að halda þeim löndum sem Pippín II, forfaðir Karlamagnúsar, hafði gefið páfa.
Sökum mikillar velgengni sinnar ákvað Karl nú að ráðast inn í Spán og herja á mára. Sá leiðangur var farinn 778 en var misheppnaður. Frankar náðu að eyða Pamplona og komast alla leið suður til Saragossa. En í orrustunni við Roncesvalles í Pýreneafjöllum biðu þeir mikinn ósigur og hvarf Karl þá aftur í ríki sitt. Þetta var eina stóra orrustan sem Karl tapaði á langri ævi sinni. Sagan segir að á leið sinni norður Pýreneafjöll hafi Karl stofnað hertogadæmið Andorra. Það er þó óvíst.
Árið 788 var Bæjaraland innlimað í Frankaríkið. Bæjaraland hafði verið óháð hertogadæmi fram að þessu. Karl hertók einnig Austurmörkina (núverandi Austurríki) og setti þar upp nýtt hertogadæmi til varnar avörum frá austri.
Keisari
Árið 795 var Leó III kjörin páfi. Hann lenti upp á kant við íbúa Rómar sem endaði með því að hann flúði til Karlamagnúsar árið 799 en hann sat þá í Paderborn. Karl brást jákvætt við og fór til Ítalíu ári síðar. Fyrir framan borgarmúra Rómar hitti hann Leó páfa aftur, sem krýndi hann til keisara á jóladegi árið 800. Karl var þeirrar skoðunar að þannig væri Rómaveldi endurreist, en síðasti vestrómverski keisarinn var settur af árið 476 af gotum. Að því leyti kallaði hann ríki sitt heilagt, en það var ekki fyrr en eftir hans daga að austurhluti ríkisins var nefndur heilaga rómverska ríkið. Nikefóros keisari í Býsans var hneykslaður á krýningunni, enda litu Býsansmenn á sig sem arftaka Rómaveldis. Níkefóros neitaði að viðurkenna Karl sem keisara og tók ekki á móti sendiboðum frá honum. Til átaka kom er Níkefóros gerði tilkall til Dalmatíu (norðanverð Adríahafsströnd) og Venetíu (héraðið í kringum Feneyjar). Pippín, sonur Karlamagnúsar, náði að hertaka Venetíu en Dalmatía varð áfram eign Býsans.
Andlát
Þegar árið 806 gerði Karl ráðstafanir varðandi andlát sitt. Hann gerði áætlanir um að skipta ríkinu milli sona sinna. En tveir elstu synir hans létust og var þá aðeins Lúðvík guðhræddi eftir sem arfgengur sonur. Aðrir synir voru fæddir utan hjónabands. Lúðvík varð meðkonungur föður síns 813. Karl sjálfur lést 28. janúar 814 í keisaraborginni Aachen og hvílir í dómkirkjunni þar. Karl var í lifanda lífi verndari kristninnar og lét reisa kirkjur, kastala og virki víða í ríkinu. Hann ríkti yfir stærsta landsvæði allra konunga miðalda í Evrópu. Þar sem hann fór í marga leiðangra, sat hann á ýmsum stöðum, en kaus þó borgina Aachen sem aðalaðsetur sitt. Karl var lýstur helgur í kaþólsku kirkjunni 1165 að áeggjan Friðriks Barbarossa keisara.
Fjölskylda
Eiginkonur
Karlamagnús var margkvæntur. Hann átti að minnsta kosti fjórar eiginkonur en ef til vill fimm.
1. Himiltrud (óvíst hvort þau giftust). Afdrif ókunn.
2. Desiderata (g. 769), dóttir langbarðakonungsins Desideríus. Þau skildu ári síðar.
3. Hildegard (g. 771), dóttir alemannagreifans Gerold. Hún lést 783.
4. Fastrada (g. 783), dóttir greifans Radúlfs. Hún lést 794.
5. Luitgard (g. 794), alemannaprinsessa. Hún lést 800 barnlaus.
Karl átti að minnsta kosti fjórar hjákonur sem hann átti börn við. Þær hétu Madelgard, Gersvind, Regína og Aðalind.