Påsken 850 salvet Leo keiser Lothars sønn Ludvig II til medkeiser. Forholdet til keiseren var stort sett godt, men det var enkelt konflikter som bunnet i at begge krevde sine rettigheter ut fra konstitusjonen av 824. Ved et tilfelle ble en pavelig legat myrdet, og som gjengjeldelse fikk Leo tre keiserlige representanter henrettet.