Den hellige Leo III var i følge LP sønn av den romerske borgeren Asupius fra en beskjeden sør-italiensk slekt. Allerede i ung alder i kom han i den romerske kirkes tjeneste. Han ble prest og til slutt kardinalprest i Sta Susanna og en høytstående pavelig tjenestemann. Han var vennlig, nestekjærlig og from.
Etter at Hadrian I døde 1. juledag 795, ble han bisatt 2. juledag, og samme dag ble Leo III enstemmig valgt til hans etterfølger på Peters stol og konsekrert dagen etter.
Straks etter valget meldte han fra til frankerkongen Karl den Store (768-814) om sin utnevnelse, og oversendte ham symbolsk nøkkelen til apostelen Peters grav og byen Romas banner (vexillum). Med dette anerkjente han kongen (som Patricius Romanorum) som Romas beskytter. I Lateranet lot paven lage en mosaikk som viste St. Peter som ga palliet til paven og banneret til Karl. Leo ba også om at det ble sendt en legat for å motta innbyggernes lojalitetsed. I sitt svar understreket Karl: «Vår oppgave er med våpen i hånd å forsvare Kristi hellige kirke mot hedningenes anfall, og befeste den kristne tro innad. Deres oppgave, hellige Far, består i å understøtte våre våpens fremgang ved som Moses å oppløfte Deres hender til Gud og anrope Ham om å gi de kristne seier.»
Selv om Leos valg var enstemmig, skapte hans personlighet og metoder fiender i aristokratiske kretser. De var ledet av forgjengeren Hadrians skuffede nevø, primicerius Paschalis, og den pavelige skattmesteren Campulus. I tillegg kom de som var fiender av Leos frankervennlige innstilling.
På Markusdagen, den 25. april 799, red paven i den tradisjonelle prosesjonen til messen. Da ble han angrepet av en mobb som rev av ham de pavelige klærne. De forsøkte også å blinde ham og skjære av ham tungen, men dette lyktes ikke. Etter å ha forlatt Leo naken og halvdød på gaten, kom de tilbake og dro ham inn i kirken S. Silvestro. Der gjorde de et nytt mislykket forsøk på å blinde ham. Etter en formell avsettelsesseremoni ble han sperret inne i det greske St. Erasmus-klosteret. Overraskende nok gjenvant Leo tungens bruk, og øynene var heller ikke ødelagt. Det lyktes ham ved hjelp av trofaste venner å unnslippe fra klosteret, og hertug Winichis av Spoleto tok ham under sin beskyttelse. Deretter dro paven til Karl den Store, som da var i Paderborn. Kongen mottok ham med utsøkt høflighet og tok klart avstand fra avsettelsen.
Men representanter for rebellene kom også, og de la frem formelle anklager om mened og utukt mot Leo. Situasjonen var delikat, for i frankiske kretser ble disse anklagene regnet for å være godt funderte. Karls rådgiver Alkuin minnet kongen om at ingen makt på jorden kunne dømme Den apostoliske Stol.
Karl fikk utsatt en avgjørelse ved å sende Leo under beskyttelse tilbake til Roma, som han nådde den 29. november. Pavens inntog i Roma var en triumf, for konspirasjonen var ikke populær.
I desember gjennomførte frankiske representanter en undersøkelse i Lateranet av angrepet på paven og anklagene mot ham. Selv om de mistenkte anklagene for å være sanne, hadde de ingen avgjørelsesmyndighet og henviste saken til kongen. For å sikre fred i byen ble konspiratorene midlertidig sendt til franker-riket.
Frankerkongen kom selv til Roma sent i november 800 og ble hilst med høytidelige seremonier i keiserlig stil. Den 1. desember holdt han en synode av frankiske og romerske notabiliteter i St. Peter, og forklarte i åpningstalen at målet var å undersøke anklagene mot paven. Men forsamlingen svarte at den ikke ønsket å sette seg til doms over ham.
Leo erklærte seg da villig til å renvaske seg for de falske anklager og følge eksemplet til sine forgjengere. I en plenumssesjon den 23. desember trådte den hellige far frem med evangelieboken høyt løftet og sverget en høytidelig ed som fritok ham for hans fienders beskyldninger. Forsamlingen nektet da å sette seg til doms over ham og istemte Te Deum. Hans opponenter ble da dømt til døden som opprørere og majestetsforbrytere, men på Leos forbønn ble dommen omgjort til eksil.
To dager senere, 1. juledag 800, da julemessen begynte i St. Peterskirken og Karl reiste seg etter bønn ved apostelens grav, satte Leo III en juvelbesatt keiserkrone på hans hode. Den forsamlede mengden hyllet ham og ønsket ham fremgang som «den av Gud kronede store og fredsbringende keiser av Roma». Leo knelte for ham i hyllest (den første og siste pave som knelte for en vestlig keiser).
I følge Karls kronikør Einhard (ca 770-840) i hans Vita Caroli kom dette svært overraskende, og i følge ham forsikret keiseren senere at han ikke ville ha gått inn i Peterskirken om han på forhånd hadde visst om pavens planer. Imidlertid tyder alt på at denne seremonien, som ble av uvurderlig betydning for den videre historien, var omhyggelig planlagt. Det kunne imidlertid være politisk klokt å la det se ut som kroningen kom overraskende, for keiseren av Bysants hadde hevd på keisertittelen, og det ville Karl ikke gå mot. Juridisk sett mistenkeliggjorde denne kroningen ham overfor Bysants. Det kunne også være at tidspunktet, men ikke keisertittelen, kom overraskende på Karl.
Nå var det vestlige imperium, kjent som Det hellige romerske Imperium, gjenskapt, og igjen hadde man en vestromersk keiser. Mange regner denne dagen, 1. juledag 800, som starten på middelalderen, og pave Leo III har gått inn i historiebøkene som «keisermaker».
I Bysants hadde enkekeiserinne Irene begynt sin regjering som formynder for sønnen Konstantin VI (780-97). Da han ble myndig i 790, ble hun tvunget av et militært opprør til å overlate regjeringen til ham. Men etter sju år tok hun makten igjen, og lot for sikkerhets skyld øynene stikke ut på ham. Irene hersket nå alene i noen få år som keiserinne (797-802). En kvinne på keisertronen var ikke akseptabelt for vesten, så i Roma anså man keisertronen for ubesatt. Leo III mente åpenbart at han fritt kunne overføre keiserverdigheten til den han ville, og derfor kronet han Karl den Store uttrykkelig som romersk keiser, altså til leder for rikskirken og hersker over hele den kristne verden. Men den frankiske overhøyheten ble bare gjort gjeldende i vest. Karl den Store hadde heller ikke (i motsetning til paven) hatt større ambisjoner.
Leo hadde håpet å se den nye keiseren i vest gifte seg med Irene, noe som ville ha resultert i at hele det gamle Romerriket igjen ble forent. Karl hadde alt rukket å skille seg fra en rekke hustruer, og figurerte nå som enkemann. (Han var i alt gift fem ganger, og med hustruene og fem elskerinner hadde han atten barn man kjente navnet på.) Men før det kunne bli noe resultat av dette, ble Irene styrtet og landsforvist i 802 og Nikeforos I (802-11) ble keiser.
Tidlig på 800-tallet angrep Bagdads store kalif Harun al-Rasjid Lilleasia flere ganger. Bulgarernes khan Krum herjet også bysantinske områder, og da Nikeforos la ut på en ekspedisjon mot dem i 811, ble keiseren og hans menn omringet i en skog, og så godt som hele ekspedisjonen ble slaktet ned. Keiseren selv falt sammen med sin garde.
Forholdet mellom keiserne i øst og vest var fiendtlig, med krig i Istria og Dalmatia. Men krigen ble ført temmelig kraftløst og med stadige forhandlinger, helt til en ny keiser, Mikael I (811-13) sluttet fred i 812 og anerkjente Karls verdighet. Mikaels etterfølger Leo V (813-20) bekreftet anerkjennelsen, men bare som «frankernes keiser». Tittelen keiser av Roma måtte etter Bysants mening tilhøre herskeren over det østromerske riket.
Nå var Leo fullt ut rehabilitert og fortsatte å nyte Karls tillit. For eksempel reiste han til Aachen for å tilbringe julen 804 med keiseren. Som pave ble han imidlertid overskygget av den overveldende personligheten til keiseren, som brød seg lite om pavelige rettigheter. Til tross for gjentatte klager blandet han seg stadig gjennom sine representanter i Romas og Kirkestatens saker.
Som Karls undersått daterte Leo sine mynter etter hans regjeringsår. Han daterte sine kunngjøringer både etter sitt eget pontifikatsår og etter Karl den Stores regjeringsår. Dermed hadde på dette området frankernes konge, «vår Herre Karl», trådt i den bysantinske keiserens sted. Det var også Karl som tok ledelsen i å organisere religionssakene i sitt rike. Det var på hans initiativ at Leo i 798 hevet Salzburg til metropolittstatus og holdt en synode i Roma som bekreftet fordømmelsen av adoptianismen, som ble forfektet av Felix av Urgel (død 818) i Spania. Det var Karl som instruerte Leo, etter erobringen av avarene, å ta hånd om organiseringen av kirkene i deres region.
Desto mer slående var Leos motstand mot Karls ønske i 810 at han skulle legge til «og Sønnen» (Filioque) i artikkelen om Den Hellige Ånd i trosbekjennelsen (som utgår fra Faderen og Sønnen). Dette var allerede innført i den frankiske kirken. Paven godkjente doktrinen som lå bak det foreslåtte tillegget, men motsatte seg endringer i Credo.
Leo opprettholdt forbindelsen med den engelske kirken. Han hjalp til med å gjeninnsette Northumbrias kong Eardulf (død 810) på tronen, trakk tilbake palliet fra biskopen av Lichfield og avgjorde flere andre omstridte saker mellom erkebiskopene av Canterbury og York.
Karl den Store døde den 28. januar 814 etter et kort sykeleie. I august året før hadde han utropt sin sønn Ludvig til keiser og medregent. Han var den minst dyktige av Karls legitime sønner, men den eneste som fortsatt var i live etter at tre av Karls barn døde i 810 og 811. I 810 døde de to eldste og uten sammenligning mest lovende av sønnene. Tyngst var tapet av den førstefødte, yndlingssønnen, som Karl hadde satt alt sitt håp til.
Nå var paven i stand til å opptre mer uavhengig, og da en ny konspirasjon med sikte på å avsette og myrde ham ble oppdaget i 815, stilte han personlig de som var involvert for retten (noe Karl aldri ville tillatt) anklaget for forræderi, og uten skånsel dømte han dem til døden. Hans aksjon alarmerte hoffet i Aachen, men Leo var i stand til å fremlegge forklaringer som tilfredsstilte dem.
Da småfyrstene i Campania sluttet seg sammen for å marsjere mot Roma, fikk hertugen av Spoleto spredt dem.
Leo viste seg som en svært effektiv administrator av de pavelige områdene. Han arbeidet også hardt og suksessrikt med å utvide Kirkens system for sosial velferd, og fortsatte Hadrian Is politikk med å gjenopprette det kristne Romas prakt. Under disse to pavene ble Romas forfall stoppet.
Fra Karl den Store hadde paven fått en stor del av skatten som frankerne hadde erobret fra avarene. Leo brukte disse pengene for å hjelpe de fattige og for å forskjønne kirkene i Roma. Han brukte store summer på bygging, restaurering og utsmykking av kirker i Roma og andre steder. I alt utførte han arbeider på 160 kirker.
En av hans mest bemerkelsesverdige arbeider var den nye hallen, triclinium, som han bygde til Lateranet for å holde banketter, mottakelser, synoder og rettssaker i. De to store mosaikkene han fikk satt opp i den uttrykker hans ideal om samarbeid mellom pave og keiser. Det ene viser Kristus som selv bemyndiger både pave Sylvester I og keiser Konstantin den Store, det andre avbilder apostelen Peter som gir palliet til den knelende Leo, og til den knelende Karl et kongebanner.
Leo grunnla Palatinskolen, som Universitetet i Paris utgikk fra. Han hjalp også munkene i Konstantinopel som under ledelse av den hellige Theodoros Studitos hadde blitt forvist etter å ha motsatt seg det keiserlige tyranniet.
Leo III døde 12. juni 816 i Roma og ble bisatt i Peterskirken. Selv om han var en grov og omstridt pave, ble han inkludert i helgenkalenderen i 1673 av pave Klemens X. Dette var på grunn av det antatte miraklet med at han fikk tilbake de utskårne øynene og tungen, selv om kildene i virkeligheten bare taler om forsøk på fjerne dem.
Hans minnedag 12. juni er nå sløyfet.