Лотарь передал императору Людовику II часть своих земель, включая Женеву, Лозанну и Сион (на территории современной Швейцарии), а в 863 году, после смерти Карла, они оба прибыли в Прованс (иначе называвшийся Нижней Бургундией) и договорились о разделе его владений.
Оба брата находились в натянутых отношениях с папой Николаем I (858–867), который был избран при содействии Людовика II, но разошелся с ним после того, как Лотарь II изгнал свою жену Теутбергу и короновал наложницу Вальдраду. Хотя Лотарю удалось получить поддержку лотарингских епископов на церковном соборе в Меце, это вызвало недовольство папы, который отлучил от церкви архиепископов Кельна и Трира, прибывших в Рим в качестве королевских послов. Отлученные от церкви иерархи пожаловались императору, в 864 году для переговоров с понтификом прибывшему в Рим, который был разграблен его солдатами. Людовик не сумел изменить позицию Николая I в этом вопросе, который был решен его преемником Адрианом II (867–872) незадолго до смерти Лотаря, последовавшей в августе 869 года. Через месяц часть королевства Лотаря была оккупирована его дядей Карлом Лысым, поторопившимся провести коронацию в Меце, хотя уже в 870 году по итогам переговоров в Мерсене он согласился разделить его со своим братом Людовиком Немецким.
Император Людовик II, занятый осадой оккупированного арабами города Бари на юге Италии, ограничился попыткой дипломатического отстаивания своих прав на наследство брата, в котором его поддерживал Адриан II. Взятие Бари в 871 году привело Людовика II к ссоре с византийским императором Василием I, который отказался признавать за ним императорский титул. Князь Беневента Адальгис, следуя внушению византийцев или арабов, либо опасаясь интриг жены Людовика Ангильберги Пармской, на обратном пути из Бари ограбил императора, захватив его с семьей в плен и освободив лишь после того, как он поклялся не мстить ему. Людовик добился от Адриана II аннулирования клятвы и начал войну с князем Беневента и его союзниками, Ламбертом I, герцогом Сполето, и Ламбертом Лысым, маркграфом Камерино, которые были отстранены от власти. Но в 873 году император пригласил папу Иоанна VIII (872–882) в качестве посредника для переговоров о примирении с Адальгисом.
После смерти Людовика II в августе 875 года итальянское королевство превратилось в арену соперничества между Людовиком Немецким и Карлом Лысым, который вторгся в Италию. Людовик Немецкий вместе со своим сыном Людовиком III совершил вторжение во Францию. На Апеннинский полуостров он отправил других сыновей, Карломана II и Карла III Толстого, оказавшихся не в состоянии помешать Карлу Лысому, которого Иоанн VIII короновал в Риме императором на Рождество 875 года. В январе 876 года Карл Лысый отправился из Рима в Павию, где представители светской и церковной элиты во главе с миланским архиепископом Анспертом II избрали его королем Италии. Карл восстановил в правах опального герцога Сполето Ламберта I, которому вместе с братом Гвидо, маркграфом Камерино, поручил вести военные действия против арабов на юге Италии в интересах Иоанна VIII. В результате удалось отвлечь от союза с арабами князя Салерно. Наместником итальянского королевства Карл назначил своего шурина Бозона, графа Вьеннского, который получил титул герцога, а после отъезда императора во Францию при содействии маркграфа Беренгара I Фриульского (внука Людовика Благочестивого по матери) женился на Ирменгарде, дочери Людовика II и Ангильберги Пармской.
Людовик Немецкий, отправивший к Карлу посольство во главе с кельнским архиепископом Виллибертом, потребовал часть «итальянского наследства», но 28 августа 876 года скончался. Карл, желавший объединить Каролингскую империю, попытался захватить восточнофранкское королевство, однако был разбит сыном Людовика Немецкого Людовиком III при Андернахе. В 877 году по просьбе Иоанна VIII император предпринял еще один поход в Северную Италию, но, узнав о прибытии туда войск племянника Карломана II (сына Людовика Немецкого) и не получив подкрепления от своих вассалов, отправился назад и умер на пути во Францию.
Иоанн VIII сделал ставку сначала на сына Карла Лысого, Людовика II Косноязычного, затем на герцога Бозона, который, впрочем, не смог распространить свою власть за пределы Прованса. В 879 году первым из крупных феодалов он принял королевский титул, нарушив монополию на власть французских и германских Каролингов. Объединившись, они начали войну против узурпатора (согласно политическому лексикону эпохи, именовавшегося в источниках «тираном»), но не добились его устранения с политической арены. После смерти Карла Лысого стратегическая инициатива в итальянских делах перешла к сыновьям Людовика Немецкого — Карломану II, затем к Карлу III Толстому, который в 879 году стал королем Италии, а в 881 году получил от Иоанна VIII императорскую корону. Именно инертный Карл Толстый, а не энергичный Карл Лысый, благодаря стечению обстоятельств, на короткое время объединил Каролингскую империю, раздробленную по Верденскому договору. После смерти своих братьев Кар-ломана II и Людовика III он к 882 году сосредоточил в своих руках управление Германией, которую Людовик Немецкий разделил на три части. Кончина внуков Карла Лысого (тоже носивших имена Людовика III и Карломана II) сделала его в 885 году королем Франции. Однако болезненный император оказался не в состоянии обеспечить безопасность обширных владений от вторжений норманнов, которым был вынужден выплачивать дань, что подорвало его авторитет среди знати.
В ноябре 887 года Карл Толстый был низложен в пользу племянника Арнульфа, внебрачного сына Карломана II, управлявшего Каринтией, и через два месяца скончался. Арнульф стал королем Германии, а в других частях Каролингской империи к власти пришли представители региональной элиты. В итальянском королевстве признаки ее усиления появляются в правление Людовика II, когда представители франкской администрации превращались в полунезависимых правителей, что привело к появлению местных династий. Аналогичный процесс происходил во Франции в правление Карла Лысого, который накануне второго итальянского похода в 877 году издал Кьерзийский капитулярий, санкционировавший наследование графских должностей и связанных с ними условных держаний (бенефициев) по мужской линии. С середины IX века короли Италии начали передачу иммунитетных прав епископам Кремоны, Модены, Бергамо, Пармы, Реджо и других городов, исключенных из юрисдикции светских властей, что также ослабляло их позиции.
После низложения Карла Толстого династию Каролингов оттеснили от власти лидеры региональных кланов, последовавшие примеру скончавшегося в 887 году Бозона. Королем Франции был избран граф Парижский Одо. Королем Верхней Бургундии, включавшей территории, переданные в 859 году Лотарем II Людовику II, стал внучатый племянник императрицы Юдифи граф Рудольф I. В Италии маркграф Фриуля Беренгар I начал борьбу за власть с маркграфом Камерино и герцогом Сполето Гвидо III, который короновался в Лангре в качестве короля Франции, но не смог конкурировать с Одо Парижским и решил взять реванш на Апеннинском полуострове. Как утверждал епископ Лиутпранд Кремонский, автор исторического труда «Антаподосис», перед отъездом во Францию он поклялся оставить итальянское королевство Беренгару, но нарушил клятву. Беренгар не сумел остановить его в битве у Брешии, а позже потерпел поражение на реке Треббии. В отличие от своего брата Ламберта I, пытавшегося силой установить
