Своими успешными войнами Карл раздвинул границы Франкского государства на огромное расстояние. Столь же неутомимо, входя во все мелочи, заботился он об улучшении государственного устройства, о материальном и духовном развитии своего государства. Военное могущество его он значительно возвысил посредством упорядочения сбора ополчения, а границы укрепил военной организацией марок, управляемых маркграфами. Он уничтожил казавшуюся ему опасной для короля власть народных герцогов. Отдельными округами управляли графы, сосредоточившие в своих руках функции административные, финансовые, военные и отчасти судебные. Два раза в год — в конце весны или в начале лета и осенью — вокруг самого императора собирались государственные сеймы;
Карл много заботился о сельском хозяйстве и об управлении дворцовыми имениями; от него остались подробные и обстоятельные постановления, касающиеся этого управления (Capitulare de villis). По приказанию Карла осушались болота, вырубались леса, строились монастыри и города, а также великолепные дворцы и церкви (напр. в Ахене, Ингельгейме) . Затеянное в 793 г. устройство канала между Редницем и Альтмюлем, которым соединились бы Рейн и Дунай, Северное и Чёрное моря, осталось недоконченным
Оказывая энергичное содействие распространению христианства, покровительствуя духовенству и устанавливая для него десятину, будучи в наилучших отношениях с папой, Карл сохранял за собою, однако, полную власть в церковном управлении: он назначал епископов и аббатов, созывал духовные соборы, постановлял на сеймах решения, касавшиеся церковных дел. Карл сам усердно занимался науками; приказал составить грамматику народного языка, в которой установил франкские названия месяцев и ветров; велел собирать народные песни. Он окружал себя учёными (Алкуин, Павел Диакон, Эйнгард, Рабан Мавр, Теодульф) и, пользуясь их советами и содействием, стремился дать образование духовенству и народу. В особенности он заботился об устройстве школ при церквах и монастырях; при своем дворе он устроил род академии для образования своих детей, а также придворных и их сыновей.