Figlio primogenito di Carlo Martello e di Rotrude di Treves, fratello di Pipino il Breve. Alla morte del padre, con il fratello, intensificò i rapporti con il Papato.
Dopo aver combattuto insieme a Pipino contro il fratellastro Grifone ed aver contribuito a consolidare la signoria conducendo diverse campagne militari, rinunziò alla sua parte per prendere i voti e nel 747 fu ordinato monaco da Papa Zaccaria. Fondò un cenobio sul Monte Soratte, nei pressi di Roma e più tardi si trasferì nel Monastero di Montecassino.
Nel 754 intraprese una missione di pace presso il fratello, per tentare la composizione diplomatica dell'imminente guerra tra i Franchi e il re dei Longobardi Astolfo. La missione non ebbe buon esito e sulla via del ritorno, sostando a Vienne, Carlomanno si ammalò gravemente.
Morì a Vienne il 17 agosto 754; le sue spoglie furono tumulate in quella città e più tardi trasferite a Montecassino..

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Riferimenti letteratura:

Eginardo - Vita di Carlo Magno

Ludovico Antonio Muratori - Annali d'Italia dal principio dell'era volgare

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