Etter at innbyrdesstriden mellom de frankiske kongene var bilagt inntil videre, ble Teudebert innviklet i goterkrigen (535–554) som begynte med at den bysantinske keiser Justinian forsøkte å underkaste østgoterne i Italia. Justinian vurderte Teudebert som den ideelle allierte: Austrasias landområder flankerte østgoterne i nordlige Italia. Keiseren betalte Teudebert rikt for hans støtte, men Teudebert viste seg som en upålitelig alliert. De frankiske hærene så på den italienske konflikten som anledning til å plyndre, skaffe seg rikdommer, og en mulighet til hevde egne krav på nordlige Italia. Til sist var bysantinerne tvunget til å bekjempe frankerne like mye som østgoterne. il sist stilte Justinian en styrke på rundt 35 000 mann (2000 ble skilt ut for å angripe vestgotiske Spania) under kommando av Narses. Hæren nådde Ravenna i juni 552 og beseiret østgoterne avgjørende i slaget ved Busta Gallorum i fjellkjeden Appenninene. Under slaget ble østgoternes konge Totila drept. Etter et andre slag ved Mons Lactarius i oktober samme året ble motstanden til østgoterne endelig knekt. I 554 ble en storstilt frankisk invasjon beseiret ved Casilinum, og Italia var sikret for Østromerriket, selv om det tok Narses ytterligere flere år å erobre de gjenværende gotiske festningene. Mot slutten av krigen var Italia besatt av en hær på 16 000 mann. Gjenerobringen av Italia kostet østromerne rundt 300 000 pund med gull.