Il était peu probable que Charlemagne souhaitait faire d’Aix-la-Chapelle sa résidence principale. Certes, une colonie romaine se trouvait déjà avant Jésus-Christ sur le territoire qui est aujourd’hui le centre-ville. De surcroît, les découvertes archéologiques témoignent de l’existence d’une chapelle mérovingienne et d’un palais impérial pendant le règne de Pépin. À l’époque, Aix-la-Chapelle était une ville située au cœur de l’empire, entourée de forêts très giboyeuses, et disposait de sources d’eau thermale qui séduisirent Charlemagne. Cependant, la ville n’avait pas d’importance particulière.
Cette situation évolua lorsque Charlemagne décida d’aménager le domaine qu’avait construit son père et d’en faire sa résidence principale. Pour une courte période, la petite ville d’Aix-la-Chapelle fut le centre politique du plus grand empire qui exista sur le sol européen depuis la chute de l’Empire romain.

Sous le règne de Charlemagne, la cour devint le centre intellectuel de tout l’empire. Plus tard dans sa vie, le roi franc devint sédentaire et rassembla à sa cour l’élite intellectuelle des quatre coins de son empire. Pendant cette période, la cour de Charlemagne fut le berceau d’un grand nombre de réformes littéraires, linguistiques, éducatives et architecturales qui s’appuyaient d’un côté sur les idéaux de l’antiquité classique et de l’autre sur les traditions chrétiennes. L’armée, la justice et la monnaie furent réorganisées ; des écoles diocésaines et monastiques furent créées et une nouvelle écriture – la minuscule caroline – s’imposa.

Depuis la chute de l’Empire romain, aucun édifice monumental n’avait été érigé en pierre avant la construction de la chapelle palatine vouée à la Vierge Marie entre 793 et 813. Cet édifice allait servir de modèle pour le développement de l’architecture dans tout le nord de l’Europe. Charlemagne fit construire Notre-Dame d’Aix-la-Chapelle à l’image de la Jérusalem céleste, symbole du pont entre le Ciel et la terre. Il fonda le monastère dédié à la Vierge Marie, une congrégation religieuse qui prie la liturgie des heures tous les jours et célèbre plusieurs messes par jour. Beaucoup d’illustrations qui ont pu être conservées jusqu’à nos jours se réfèrent à Charlemagne, le maître d’ouvrage de l’église.

En 1215, à l’occasion du couronnement de Frédéric II, petit-fils de Frédéric Barberousse, les reliques de Charlemagne furent transférées dans la châsse de Charlemagne.

Outre la châsse de Charlemagne, différents reliquaires comme le buste de Charlemagne et le reliquaire de Charlemagne furent créés pour y conserver les ossements de l’empereur. Le reliquaire contenant le bras de Charlemagne est une donation de Louis XI, datant de 1481, et témoigne de la vénération du Père de l’Europe.