Konflikti paavin kanssa
Frederickin huoli Etelä-Saksasta ja Burgundista sotki hänet kuitenkin läheiseen Italiaan. Monet historioitsijat ovat arvostelleet häntä ankarasti hänen toimistaan tällä alueella. On kuitenkin vaikea nähdä, miten hän olisi voinut välttyä kiinnostukselta tätä valtakunnan osaa kohtaan, jossa saksalaisilla hallitsijoilla oli keisari Henrik V:n (hallitsi 1106-1125) ajoista lähtien ollut vain vähän roolia ja jossa sekä Pohjois-Italian kaupungit että paavius olivat saaneet kehittyä suhteellisen häiriöttä. Nyt kaikki tämä muuttui.
Paavi Adrianus IV, joka oli riidoissa vaikutusvaltaisen vasallinsa ja suojelijansa, Sisilian normannikuninkaan Vilhelm I:n kanssa, pyysi Fredrikiltä apua päästäkseen eroon Brescian Arnoldista, uskonnollisesta uudistusmielisestä, joka oli kaapannut Rooman kaupungin vallan. Vuosina 1154-1155 Fredrik vastasi pyyntöön etenemällä Roomaan ja vangitsemalla ja teloittamalla Arnoldin. Vastineeksi paavi kruunasi hänet keisariksi. Fredrik oli kuitenkin ilmeisen haluton hyväksymään tämän seremonian mukanaan tuomaa näennäistä alistumista.
Vuoteen 1157 mennessä paavi ja keisari olivat lopullisesti erimielisiä, sillä kun Fredrik piti valtiopäivän Besançonissa Burgundissa, hän tulkitsi paavin kirjeen itsenäisyytensä halventamiseksi. Tästä lähtien hän alkoi kutsua valtakuntaansa kirkon kanssa tasavertaiseksi pyhäksi valtakunnaksi. Kun hän palasi Italiaan valtavan armeijan kanssa vuonna 1158, hän oli valmis haastamaan paavin vallan. Hän teki sen Roncagliassa pitämässään valtiopäivillä, joissa hän vaati Rooman keisarina täydellistä valtaa Pohjois-Italian kaupunkeihin, mukaan luettuna oikeus nimittää niille podestoja eli keisarillisia kuvernöörejä ja kantaa niiltä raskaita veroja. Hän perusti nämä vaatimukset oikeuksiin, jotka keisarit saivat Rooman laissa, joka oli juuri löydetty uudelleen ja jota tutkittiin Bolognassa ja muualla Pohjois-Italiassa. Kun Milano, Pohjois-Italian mahtavin kaupunki, vastusti hänen vaatimuksiaan ja kapinoi, hän valtasi sen pitkän piirityksen jälkeen ja hävitti sen. Vuoteen 1161 mennessä hän oli murskannut kaiken vastarinnan Pohjois-Italiassa ja näytti olevan hyvässä vauhdissa organisoidessaan tämän rikkaan alueen keisarilliseksi hallintoalueeksi suoran hallinnan alaisuuteensa.
Frederickin menestys kuitenkin häiritsi paavinvaltaa, joka oli nyt uuden paavin, Aleksanteri III:n, käsissä. Se huolestutti myös etelässä sijaitsevan Sisilian normannikuninkaita ja Pohjois-Italian kaupunkien asukkaita, jotka olivat vuoteen 1168 mennessä paavin siunauksella järjestäneet Lombardian liiton vastustamaan Fredrikin valtaa. Tämän kasvavan vastustuksen edessä Fredrik yritti vastata paavin vihamielisyyteen asettamalla paavin vastustajan ja pakotti näin Aleksanterin pakenemaan hetkeksi Ranskaan (1162-1165). Hän suunnitteli myös hyökkäystä Sisilian kuningaskuntaan. Pitkällä aikavälillä hänen vihollisensa osoittautuivat kuitenkin liian moniksi hänen kukistettavakseen. Lombardien liitto kasvatti valtaansa, ja Milanoa rakennettiin uudelleen, kun Fredrikin oli väistämättä poissa Saksassa.
Viimein vuonna 1174 Fredrik palasi jälleen Italiaan suhteellisen pienen armeijan kanssa, sillä hän pystyi keräämään vain minimaalisen tuen italialaisille suunnitelmilleen saksalaisten aatelistensa keskuudessa. Tällä joukolla hän yritti useita epäonnistuneita kaupunkien piirityksiä ja kärsi sitten vuonna 1176 Milanon joukoille ankaran tappion Legnanon taistelussa. Kun Fredrik tunnusti, että tämä tappio oli tuhonnut hänen italialaiset tulevaisuudennäkymänsä, hän teki rauhan paavi Aleksanteri III:n kanssa ja luopui paavinvastaisuudestaan. Vastineeksi Aleksanteri hylkäsi lombardialaiset liittolaisensa ja antoi Friedrichille täyden määräysvallan Saksan kirkossa. Vuonna 1183 Friedrich sopi myös Lombardien liiton kanssa allekirjoittamalla Konstanzin rauhan, jossa näille keskuksille taattiin itsehallinto ja oikeus valvoa omia verojaan ja oikeushallintoaan. Fredrikin Lombardian seikkailu oli päättynyt epäonnistumiseen.