Из постановлений Ахенского капитула 807 г. следует, что император Карл Великий внимательно относился к украшению церковных зданий и требовал от подданных отчёта о состоянии монументального убранства базилик. Особое внимание уделялось сопровождению сцен пояснительными надписями (tituli), имеющими аналоги в книжной миниатюре Каролингов (особенно в Библиях турского скриптория, где составление надписей приписывается Алкуину). Из-за многочисленных перестроек каролингских зданий большинство ансамблей монументальной живописи не дошло до настоящего времени. Из хорошо сохранившихся живописных циклов – ансамбль церкви св. Иоанна Предтечи в Мюстаире (Швейцария): 62 сцены новозаветного цикла в нефах, «Вознесение Господне» на восточной стене, композиция «Страшный Суд» на западной. В трёх западных апсидах – сцены из Житий св. Иоанна Предтечи, апостолов Петра и Павла, первомученика Стефана. Эту стенопись исследователям трудно точно датировать из-за отсутствия сравнительного материала, они могут говорить лишь в целом о её принадлежности к каролингскому периоду. На территории Франции сохранился фрагмент цикла, посвящённого первомученику Стефану, в крипте церкви Сен-Жермен в Осере; стиль этих росписей исследователи сравнивают с книжной миниатюрой эпохи короля Карла Лысого (840–877 гг.). Украшались и светские постройки. В жизнеописании императора Карла Великого, составленном Эйнгардом, содержатся сведения об украшении стен императорского дворца изображениями семи «свободных искусств». Эрмольд Нигелл приводит также описание дворца и церкви в Ингельхайме с аналогичной церковной программой и фресками на светские сюжеты – там в приёмном зале представлены знаменитые римляне и христианские правители. Исследователи полагают, что существовали и донаторские изображения, подобные фигурам клирика и воина, фланкирующим апсиды церкви Сан-Бенедетто в Маллес-Веноста (область Трентино-Альто-Адидже, Италия). Единственная сохранившаяся мозаика времени Карла Великого – композиция в апсиде оратория в Жерминьи-де-Пре (806 г.), сделанная по заказу епископа Теодульфа Орлеанского. Её сюжет («Поклонение ковчегу завета») близок к содержанию «Libri Carolini», написанных, по мнению исследователей, им самим. На мозаике представлены антропоморфные, но не человеческие изображения – два золотых херувима, украшающие крышку ковчега, и два поклоняющихся ковчегу завета ангела. После эпохи Каролингского возрождения искусство мозаики к северу от Альп возобновилось лишь в середине XII в. Памятники декоративно-прикладного искусства эпохи Каролингского возрождения исследователи подразделяют на две большие группы: предметы, связанные с убранством церкви и богослужением, и произведения, восходящие непосредственно к античным образцам и часто не предназначавшиеся для церковного интерьера. К первой группе исследователи относят оклады богослужебных книг, переносные алтари, антепендиумы, реликварии, ситулы, литургические гребни и проч., ко второй – конную статуэтку Карла Великого, хрустальные шары-геммы, миниатюрная копия римской триумфальной арки. Над алтарями каролингских базилик часто помещались деревянные резные Распятия (не сохранились). Больше всего сохранилось окладов из слоновой кости (их около 180). Стилистически они связаны с произведениями книжной миниатюры, вышедшими из разных скрипториев. Так, композиции придворной школы восходят к античным и раннехристианским консульским диптихам (оклад Евангелия из Лорша с изображением воскресшего Иисуса Христа, попирающего льва и змия, с предстоящими ангелами; Ватиканская библиотека, около 830 г.).