查理在他的遗嘱中规定将帝国分给他的三个儿子丕平、路易和小查理，但由于丕平和小查理于810年和811年去世，这个三分的计划无效，路易于813年被提升为副皇帝，814年得以继承其父的皇位。
路易决定不分王国后与他的儿子们交战，双方发生战争。830年代初在一次宫廷政变中，路易被他的儿子们扣押，丧失实权，而他的儿子们则在各自的领地中越来越独立，路易实际上只是一个名义上的皇帝。路易死后三年，洛泰尔一世、秃头查理和日耳曼人路易在843年的凡尔登条约里三分帝国，法兰克帝国结束，再也没有重新统一过。凡尔登条约所划分的疆界形成：
1.西法兰克王国存在时间为843年至987年。公元987年，卡洛林王朝的路易五世去世，由于他膝下无嗣，使得西法兰克王国的卡洛林王朝绝嗣。其后，神职人员及贵族们推举法兰西岛公爵雨果·卡佩为西法兰克国王。雨果·卡佩建立起卡佩王朝，西法兰克王国终由法兰西王国所取代。
2.东法兰克王国存在时间为843年至公元10世纪，疆域为德国中西部、奥地利、瑞士和阿尔萨斯(最后被法国吞并)。911年东法兰克最后一个君主孩童路易（Louisthechild）无子而终，加洛林王朝在东法兰克王国的统治便终止了，继承制度被废。962年奥托一世加冕为德国皇帝，东法兰克王国演变为神圣罗马帝国，这一历史事件一般认为是德国作为独立封建国家的开始。3.中法兰克王国夹在东西法兰克中间的地带，由于种种原因没有形成一个牢固的政治实体。在此后的历史中，一直是法德两国争夺的对象，最后法国得到了南部和中部的大部分土地，德意志神圣罗马帝国则保留了莱茵河左岸地区，北意大利先后由神圣罗马帝国、奥地利帝国统治，1861年意大利统一成立意大利王国。秃头查理试图占领整个中法兰克王国，但没有成功。路易三世获得了中法兰克王国的西部，法兰克帝国的瓜分大致成形。东部与西部之间的界限在整个中世纪几乎没有改变过。
西法兰克王国的国王路易三世死于882年，卡洛曼死于884年，东法兰克王国的查理三世到888年还被看作是整个帝国的皇帝。直到20世纪法国与德国还互相将对方看作是“遗产对手”。
