Покончив с германскими делами, Карл отправился в Нидерланды и стал готовиться к войне с Францией. Мир с Франциском ещё не был разорван, но уже шла война с королём наваррским и герцогом Бульонским, которым французский король очень горячо покровительствовал. Два этих слабых принца были вскоре побеждены императорскими войсками, и Франциск должен был вмешаться в войну и разорвать Нойонский мир. Начало боевых действий сложилось очень успешно для Карла. Уже осенью 1521 г. маркиз Пескара без боя овладел Миланом. В апреле 1522 г. французский маршал Лотрек был разбит при Бикоке. В следующем месяце, на пути из Нидерландов в Испанию, Карл провел несколько недель в Англии и успел заручиться полной поддержкой Генриха. В конце мая англичане высадились в Кале и, соединившись с фламандцами, двинулись в глубь Пикардии.
Очень довольный тем, как разворачивались события, Карл в июне возвратился в Испанию. Мощное восстание кастильских городов, бушевавшее в 1520-1521 гг., к этому времени было уже подавлено. Император велел казнить около 20 человек, ещё 80 приговорил к изгнанию, всем остальным даровал амнистию и полное прощение. Он очень искусно воспользовался сложившимся положением для укрепления своей власти. У многих городов он отнял часть муниципальных прав, а совещания кортесов подчинил таким правилам, при которых оппозиция была невозможна (каждое сословие заседало отдельно и вело переговоры с правительством один на один). Кастильская знать была укрощена ещё прежними королями, поэтому могущество Карла вскоре стало безраздельным. В последующие годы он выучился очень хорошо говорить по-кастильски, удалил всех иноземных советников и сделался в глазах подданных настоящим испанцем.
Война в Италии тем временем становилась все более напряженной. Храбрый французский военачальник герцог Карл Бурбон, обиженный Франциском, перешел на сторону императора и разделил главное начальствование в Италии с вице-королём Неаполитанским Леннуа и маршалом Пескарою, первым полководцем того времени. В 1524 г. императорские войска перешли через Альпы, вторглись в Прованс и осадили Марсель. Однако город героически оборонялся, и после месяца тяжёлых боев Бурбон принужден был отступить. Преследуя его, Франциск вступил в Ломбардию и вновь овладел Миланом. В октябре французский король начал осаду Павии, но вместо ожидаемой победы его ждало здесь жестокое поражение. В феврале 1525 г. подошедшие из Германии свежие войска напали на осаждавших и нанесли им сильный урон. Сам Франциск попал в плен. Его привезли в Мадрид и содержали там под строгим надзором. После долгих переговоров он согласился на все условия Карла: отказался от претензий на Италию и Нидерланды и обещал вернуть герцогство Бургундское, отнятое Людовиком XI у бабки Карла Маргариты. Но едва французский король получил в начале 1526 г. свободу, он объявил, что не будет исполнять Мадридский договор. Дела после этого приняли для Карла дурной оборот. Летом заключил мир с Францией Генрих VIII. В Германии назревала крестьянская война. Папа Климент VII был врагом императора и поддерживал французов. Он образовал «Священную Лигу» для освобождения Италии, в которую вошли Венеция, Милан, Флоренция и Англия. Получив свободу, Франциск немедленно присоединился к этому союзу. В мае 1527 г. императорская армия, расквартированная в Ломбардии и давно не получавшая жалования, возмутилась и двинулась на Рим. Герцог Бурбон должен был подчиниться своим солдатам. При штурме города он погиб. Но и после этого наёмники не отступились от своей цели. Вскоре они захватили Рим и разграбили его. Климент несколько месяцев был заперт в замке святого Ангела. В июне он сдался и согласился уплатить солдатам 40 тысяч флоринов. Карл на словах скорбел о несчастьях Вечного города, но в действительности это унижение папы было ему очень на руку. В декабре Клименту удалось бежать из-под стражи. Тяжелые испытания так сильно подействовали на него, что он более не решался на борьбу с императором и вскоре заключил с ним прочный мир. Зимой 1528 г. Французская армия под командованием Лотрека снова вступила в Северную Италию, а затем быстрым маршем подошла к границам Неаполитанского королевства. Однако упорная осада Неаполя не имела успеха. От заразных болезней вскоре умерло более 20 тысяч французских наёмников. В следующем году умер сам Лотрек. После этого продолжать войну не имело смысла. В августе 1529 г. был заключен мир в Камбре. Франциск сохранил Бургундию, но должен был, как и в Мадриде, отказаться совершенно от претензий на Италию и Нидерланды. Оба его старших сына, до сих пор находившиеся в плену у испанцев, получили свободу за выкуп в 2 миллиона золотых экю. Подписав мир, Карл отплыл с генуэзским флотом в Италию. В начале ноября он встретился в Болоньи с Климентом. Папа и император поселились в смежных домах, между их покоями была проделана дверь, так что они могли встречаться в любой момент без свидетелей и вскоре разрешили все взаимные противоречия. В феврале 1530 г. Климент короновал Карла сначала итальянским королём, а потом и императором. Из Болоньи Карл отправился в Германию.
В мае в присутствии императора в Аугсбурге открылся рейхстаг, на который съехались протестантские и католические князья. Целью рейхстага было объявлено прекращение религиозных раздоров. Карл объявил, что он терпеливо выслушает каждую из сторон и постарается отменить неправильные толкования христианской истины протестантами или католиками, чтобы затем все христиане могли жить в единой церкви. 22 июня саксонский канцлер Байер прочитал перед собравшимися апологию в оправдание протестантского учения (она получила затем название «Ayгсбургского исповедания»). Император, плохо понимавший по-немецки, заснул во время чтения. На другой день ой ознакомился с апологией в латинском переводе. «Исповедание» было отдано для опровержения комиссии из 19 католических богословов. 3 августа это «Опровержение» было прочитано перед князьями. В догматической части его находились выражения, приближавшие католические формулы некоторых догматов к протестантским понятиям, но в церковных учреждениях не делалось никакой уступки. Карл потребовал, чтобы протестанты безоговорочно поддержали это исповедание. Те ответили твердым отказом. Споры продолжались до сентября. Наконец, для всех стало очевидно, что примирение невозможно. 22 сентября Карл велел объявить протестантам, что даёт им время одуматься до 15 апреля следующего года и добровольно отменить в своих владениях все церковные нововведения. Протестанты почувствовали, что за этим ультиматумом должно последовать объявление войны. В декабре они собрались в Шмалькальдене, заключили оборонительный союз и обещались защищать друг друга от всякого нападения.
