Konflikt mit dem Papsttum
Friedrichs Sorge um Süddeutschland und Burgund verwickelte ihn jedoch in das nahe Italien. Von vielen Historikern wurde er für sein Vorgehen in diesem Gebiet heftig getadelt. Aber es ist schwer zu erkennen, wie er sich einem Interesse an diesem Teil des Reiches hätte entziehen können, in dem seit den Tagen Kaiser Heinrichs V. (reg. 1106-1125) die deutschen Herrscher kaum eine Rolle gespielt hatten und sowohl die norditalienischen Städte als auch das Papsttum sich relativ ungestört entwickeln konnten. Das änderte sich nun.
Papst Adrian IV., der mit seinem mächtigen Vasallen und Beschützer, dem normannischen König von Sizilien, Wilhelm I., im Streit lag, bat Friedrich um Hilfe bei der Beseitigung von Arnold von Brescia, einem religiösen Reformator, der die Kontrolle über die Stadt Rom übernommen hatte. In den Jahren 1154-1155 kam Friedrich dieser Bitte nach, indem er auf Rom vorrückte und Arnold gefangen nahm und hinrichten ließ. Im Gegenzug wurde er vom Papst zum Kaiser gekrönt. Friedrich war jedoch offensichtlich nicht bereit, die scheinbare Unterordnung, die diese Zeremonie mit sich brachte, zu akzeptieren.
Ab 1157 waren Papst und Kaiser endgültig zerstritten, denn als Friedrich einen Reichstag in Besançon in Burgund abhielt, interpretierte er ein päpstliches Schreiben als Beleidigung seiner Unabhängigkeit. Von diesem Zeitpunkt an bezeichnete er sein Reich als heiliges Reich, das der Kirche gleichgestellt war. Als er 1158 mit einem großen Heer nach Italien zurückkehrte, war er bereit, die päpstliche Autorität herauszufordern. Dies tat er auf einem Reichstag in Roncaglia, auf dem er als römischer Kaiser die vollständige Autorität über die norditalienischen Städte beanspruchte, einschließlich des Rechts, für sie Podestas (kaiserliche Statthalter) zu ernennen und hohe Steuern zu erheben. Er stützte sich dabei auf die Rechte, die den Kaisern durch das römische Recht eingeräumt wurden, das gerade wiederentdeckt worden war und in Bologna und anderswo in Norditalien studiert wurde. Als Mailand, die mächtigste norditalienische Stadt, sich seinen Ansprüchen widersetzte und revoltierte, nahm er sie nach langer Belagerung ein und zerstörte sie. Bis 1161 hatte er allen Widerstand in Norditalien niedergeschlagen und schien auf dem besten Weg zu sein, dieses reiche Gebiet als kaiserliche Domäne unter seiner direkten Herrschaft zu organisieren.
Fredericks Erfolg beunruhigte jedoch das Papsttum, das sich nun in den Händen eines neuen Papstes, Alexander III. Er beunruhigte auch die normannischen Könige von Sizilien im Süden und die Bewohner der norditalienischen Städte, die 1168 mit päpstlichem Segen die Lombardische Liga gegründet hatten, um sich Friedrichs Autorität zu widersetzen. Angesichts dieser wachsenden Opposition versuchte Friedrich, der päpstlichen Feindseligkeit durch die Einsetzung eines Gegenpapstes zu begegnen, und zwang Alexander damit zeitweise zur Flucht nach Frankreich (1162-1165). Außerdem plante er einen Angriff auf das Königreich Sizilien. Auf Dauer erwiesen sich seine Feinde jedoch als zu zahlreich, als dass er sie hätte bezwingen können. Die Lombardische Liga gewann an Macht, und Mailand wurde wieder aufgebaut, während Friedrich unvermeidlich in Deutschland abwesend war.
Schließlich kehrte Friedrich 1174 mit einem relativ kleinen Heer wieder nach Italien zurück, da er unter seinen deutschen Adligen nur wenig Unterstützung für seine italienischen Pläne finden konnte. Mit dieser Truppe versuchte er mehrere erfolglose Belagerungen von Städten und wurde dann 1176 in der Schlacht von Legnano von einer mailändischen Streitmacht schwer geschlagen. Da Friedrich erkannte, dass diese Niederlage seine Aussichten in Italien zunichte machte, schloss er Frieden mit Papst Alexander III. und gab seinen Gegenpapst auf. Im Gegenzug ließ Alexander seine lombardischen Verbündeten im Stich und überließ Friedrich die volle Kontrolle über die Kirche in Deutschland. Im Jahr 1183 einigte sich Friedrich auch mit dem Langobardenbund, indem er den Frieden von Konstanz unterzeichnete, der diesen Zentren die Selbstverwaltung und das Recht garantierte, ihre Steuern und ihre Rechtsprechung selbst zu bestimmen. Friedrichs langobardisches Abenteuer war gescheitert.