В хронике Мерзебургского епископа Титмара, в «Новалезской хронике» («Chronicon Novaliciense») и в «Аквитанской хронике» Адемара Шабанского упоминается о предпринятой императором Оттоном III попытке найти захоронение Карла Великого (около 1000 г.). Согласно сообщениям хронистов, император приказал разломать пол базилики и раскопать могилу Карла Великого. Под полом было обнаружено тело императора, якобы восседающего на троне, увенчанного золотой короной, со скипетром в руках (описания в хрониках различаются). Титмар Мерзебургский отмечал, что распоряжение о поисках могилы было тайным и по-разному оценивалось современниками. Хронисты не сходятся при описании дальнейших событий: составитель «Новалезской хроники» упоминает о распоряжении императора Оттона III вырвать у покойного зуб, чтобы хранить его как реликвию; согласно Адемару Шабанскому, тело императора было перенесено в базилику целиком и помещено за алтарь; Титмар Мерзебургский писал, что тело оставили нетронутым. Современные исследователи скептически относятся к сообщениям хронистов, поскольку практика захоронения умершего на троне в отдельной погребальной камере была чрезвычайно нетипична для начала IX в. Вновь мощи императора были обретены в 1165 г., при императоре Фридрихе I Барабароссе. Согласно сообщениям хронистов, кости Карла Великого хранились в саркофаге, который был открыт Фридрихом I Барбароссой (исследователи полагают, что речь шла об античном саркофаге, находящемся в Ахене). После этого останки франкского императора были помещены в раку и перенесены к алтарю базилики. С санкции Кёльнского архиепископа Райнальда фон Дасселя и антипапы Пасхалия III (1164–1168 гг.) Карл Великий был канонизирован, местное литургическое почитание установлено 28 января (в день смерти императора). На его поминовение Фридрих I Барбаросса выделил ежегодную сумму в 10 золотых марок, подарил церкви золотые сосуды и ценные ткани. Канонизация Карла Великого была подтверждена императорской грамотой с привилегией Ахену. Папа Римский Александра III, который находился в конфликте с Фридрихом I Барбароссой, не признал Карла Великого святым. К вопросу об официальной канонизации франкского императора в Римской курии впоследствии не возвращались. Между тем его почитание в Ахене сохранилось. Спустя два дня после повторной коронации на германский престол в Ахене (25 июля 1215 г.) Фридрих II Штауфен повелел поместить мощи Карла Великого в новую раку (сохранилась). Почитание Карла Великого распространилось в Германии. У исследователей есть свидетельства, что императору были посвящены алтари в Страсбурге, Оснабрюке. День поминовения Карла Великого отмечался в Регенсбурге, Нюрнберге, Лорше. Придворный живописец императора Карла IV (1355–1378 гг.) мастер Теодорик, работая над интерьером капеллы Святого Креста в замке Карлсштейн, изобразил Карла Великого с нимбом. Почитание Карла Великого как предшественника французских королей поддерживалось и во Франции. В 1471 г. король Людовик XI объявил день поминовения Карла Великого общегосударственным, однако уже к 1501 г. официальное литургическое почитание императора в Парижском епископстве не совершалось (сохранилось в Реймсе, Руане, Сен-Кантене и др.). На протяжении веков так и не одобренное Римско-католической церковью почитание Карла Великого сохранялось. Признание Карла Великого одним из великих правителей Западной Европы и поддержка его почитания со стороны монархов Германии и Франции способствовали формированию легендарного образа франкского императора.