Da Ludvig den fromme døde i 840 førte det til at brøt ut krig mellom de gjenværende brødrene. Karl allierte seg med sin bror Ludvig den tysk for å stå imot ambisjonene til den nye keiseren Lothar, og brødrene beseiret Lothar i slaget ved Fontenoy-en-Puisaye den 25. juni 841. I det påfølgende året bekreftet de to brødrene sin allianse ved å feire eden i Strasbourg Krigen mellom de tre brødrene varte fram til den ble avsluttet med traktaten i Verdun i 843 som delte riket ble delt mellom de tre gjenværende brødrene: Ludvig den tyske fikk Østfrankerriket og Lothar fikk det midtre riket og beholdt tittelen som keiser. Karl fikk Vestfrankerriket. Dette riket, som han fram til denne tiden hadde styrt, tilsvarte omtrentlig med hva som i dag er Frankrike, så langt som elvene Maas, Saône og Rhône, og med tillegget av de spanske grenseområdet, , så langt som til elven Ebro. Østfrankerriket, det området som Ludvig den tyske fikk, tilsvarte omtrentlig hva som i dag er Tyskland. Lothar beholdt kongeriket Italia, de sentrale delene av Flandern via Rhinland og Burgund og tittelen som keiser.