加洛林王朝第二代君主查理（768—814年在位）又称查理曼，意为查理大帝，他即位后率领封建主四处征伐，建立了一个囊括欧洲中西部地区的庞大的法兰克帝国。774年，查理击败伦巴德人，控制了意大利北部，尔后又越过比利牛斯山，在厄布罗河以东地区建立起“西班牙边区”。查理还出兵巴伐利亚，把多瑙河上游地区并入王国版图，并继续向阿瓦尔汗国进攻，在多瑙河中游建立起“东方马克”，该地区后发展成为奥地利。萨克森战争是查理一生所进行的最为激烈、历时最久的征服战争。33年间，他先后发动18次大规模攻势，最终确立了对莱茵河下游至易北河之间的广大地区的统治，把法兰克的北部边境推进到波罗地海南岸。
在查理的铁血征服下，法兰克疆域东到易北河、多瑙河，南至厄布罗河，北达北海，南部包括意大利半岛北部与中部，其疆域幅员可与昔日罗马帝国相比。 799年，罗马教皇立奥三世被罗马贵族所逐，向查理乞援。查理率大军进兵罗马，恢复了教皇权位。800年圣诞节，立奥三世在罗马圣彼得大教堂为查理加冕，称其为“罗马人的皇帝”。从此西方史书称查理为“查理曼”（查理大帝之意），把法兰克王国称为“查理帝国”或“加洛林帝国”。
为了统治版图辽阔的法兰克帝国，查理曼采取了伯爵领地和巡按使团制度。他以阿亨为帝都，将天下划为98个行政区，每区设伯爵1人；几个伯爵区之上再设公爵，专理军务。此外，他还派遣巡按使分赴各区，代表皇帝巡视地方，监督伯爵。在中央，由廷臣组成枢密会议，辅助查理处理日常政务，每年召开1次由公爵、伯爵、主教、修道院长参加的贵族大会，确定军国大计。查理曼重用一批颇通文墨的教士，或令其起草敕令文书，参与中枢机要；或派其出任监察官，巡视地方；有时还命其担任外交使臣，出访各国。
查理曼对文化教育也十分关注。为改变日耳曼人文化落后的局面，他带头读书学习，掌握了拉丁文和希腊文，并邀请各国的饱学之士到宫中设帐讲学，其中有编写文法、修辞等书的盎格鲁——撒克逊人阿尔琴、《伦巴德人史》一书作者保罗和为查理大帝作传的艾因哈德。查理还兴办了许多主教学校，强令贵族子弟入学读书，目的在于培养传播基督教和管理国家的人才。他还下令搜集古典文献和早期基督教文献，让人加以誊抄，书法上追求艺术，字迹秀美，从而形成了著名的加洛林楷书。在查理曼的积极倡导下，许多教会和修道院学校建立起来。修道院设立了图书馆，收藏教父作品及中世纪早期的史学著作，甚至还包括一些古典时代的作品。查理曼还搜罗了欧洲最好的建筑师、工匠、雕刻家模拟拜占廷风格建造修道院和教堂，卢瓦雷的日尔米尼·雷·普雷教堂即为此时代的代表作。这一切令一度文化暗淡的西欧又重现曙光。
查理曼为欧洲开创了君主倡导学问的良好风尚，对后来的欧洲君主产生了很大影响。虽然查理曼的文化建树流芳后世，但是在他死后他所建立的庞大帝国却很快被他的孙子分成了三个国家。