Naar oud Frankisch gebruik regelde Karel in 806 zijn opvolging door een rijksdelingsplan, de zogenaamde ''[[Divisio Regnorum]]''. Nadat zijn beide oudereoudste zonen echter jong gestorven waren, verhief Karel in 813 zijn enige legitieme erfgenaam [[Lodewijk de Vrome]] tot medekeizer.<ref name="VKM 30">''Vita Karoli Magni'' [http://www.thelatinlibrary.com/ein.html#30 30].</ref> In 814 volgde Lodewijk de Vrome zijn vader op.
Sinds 810 leed Karel de Grote onderaan koortsaanvallen[[koortsaanval]]len. In 811 maakte hij zijn persoonlijk testament op. Na een 47-jarige heerschappij stierf Karel de Grote op 28 januari 814 in [[Aken (stad)|Aken]] en werd in de [[Dom van Aken|paltskapel]], de zogenaamde Mariakerk, bijgezet (zie: [[#Graftombe|graftombe]]). De doodsoorzaak (geïnfecteerd met borstvliesontsteking?) is niet met absolute zekerheid vastgesteld. [[Einhard]] vermeldt dat Karel, nadat hij hevige koorts kreeg, een ontsteking in de zij zou hebben opgelopen, waarna hij stierf.<ref name="VKM 30"/>
Reeds vroeg zag Karel zich als dé rechtgelovige verdediger en bewaarder van de christenheid. Daarom werd hij in zijn grafschrift geroemd als ''imperator orthodoxus'', die het ''regnum Francorum'' (het Frankenrijk) grootmoedig (''nobiliter'') heeft uitgebreid.<ref name="VKM 31">Einhard, ''Vita Karoli Magni'' [http://www.thelatinlibrary.com/ein.html#31 31].</ref>
