Несколько месяцев спустя, в июне 774 г., пала Павия. Королю Дезидерию, который выдержал все лишения осады (тогда как его сын Адальгиз бежал в Византию), не оставалось другого выбора, кроме как сдаться. Этим окончательно и бесповоротно была решена его судьба. В отличие от Пипина, который, хотя и покорил лангобардского короля Аистульфа, предшественника Дезидерия, но оставил его королем, Карл после ожесточенной борьбы взял Дезидерия в плен, сверг и сослал в один из франкских монастырей. Примечательно, что Карл все-таки не прекратил существование лангобардской королевской власти: он сверг короля и сам занял его место, правда, без выборов и коронования, опираясь исключительно на право завоевателя.
С тех пор его титул звучал так: «Король франков и лангобардов и римский патриций» (rex Francorum et Langobarderum atque patricius Romanorum). Эта формулировка существенна, так как она коротко и ясно характеризует новое положение вещей: Карл управлял и франкским, и лангобардским королевством, которое продолжало существовать как самостоятельное. Оно было не включено в королевство франков, а присоединено к нему в силу подчинения одному и тому же королю. Это был первый случай «персональной унии» в европейской истории. Так как владения Карла из-за этого оказались по соседству с церковным государством, его титул патриция приобрел для Рима существенное значение: поддержка, которую он обязался оказывать, стала не только проявлением его воли, она сама по себе принимала характер все усиливающейся власти.
В таком результате первого итальянского похода уже чувствуется то, что впоследствии все более четко проявлялось как характерная особенность действий Карла: исходя из политики своего отца, он продолжал и развивал ее до той точки, до которой позволяли ему силы, в данном случае, до завоевания лангобардского королевства. Благодаря этому завоеванию после непрекращающихся франко-лангобардских раздоров были установлены однозначные отношения. Исчезла помеха в виде промежуточного королевства, которое отделяло франкского короля от Италии, а также упрочилась власть и влияние Карла на полуострове в связи с окончательной победой над лангобардами. С первыми крупными инициативами в Италии Карл уже начал менять карту Европы.
Он сумел удержать то, что завоевал. Карл был достаточно трезвомыслящим для понимания того, что захватив земли, он не подчинил лангобардский народ. Сторонники прежнего королевского дома возлагали надежды на сына Дезидерия Адальгиза, который укрылся в Византии и оттуда пытался вернуть власть. Вскоре после того как Карл возвратился назад через Альпы и снова взялся за Саксонию, был организован заговор, нити которого вели в Византию и к лангобардским герцогам Беневентскому и Сполетскому. Во главе заговора стоял лангобард Хродгальд, которого Карл сделал герцогом Фриольским. Но намерения заговорщиков получили огласку, и Карл узнал о них, когда возвращался из очередного похода на саксонцев. Он отреагировал характерным для него способом: молниеносно, невзирая на неблагоприятные погодные условия (это было зимой начавшегося 776 года), он отправился в путь с небольшим войском и подавил восстание в его центре Фриоле до того, как оно распространилось дальше. Герцог Хродгальд пал в битве, другие заговорщики, которым не удалось бежать, ощутили на себе суровость Карла. Многие были изгнаны, а их владения конфискованы. Одновременно были приняты меры, чтобы мятеж не повторился. И действительно, он остался первой и последней попыткой лангобардов освободиться от власти Карла.