Sin embargo, no fue rey efectivo de Italia hasta que su coronación imperial en Roma por el papa León IV en la pascua del año 850.Además, el Ducado de Spoleto, la Toscana y la Marca del Friuli se habían constituido como fuertes poderes seculares, ajenos al Papado.Los mercenarios árabes de Radalgiso, que ya no eran necesarios para él, fueron alegremente traicionados por su empleador y masacrados por las tropas imperiales.Poco después, de vuelta a Roma, Luis sofocó algunas revueltas contra el papa León y convocó una Dieta en Pavía.En 863, al fallecer su hermano Carlos, le sucedió en el trono de Provenza.En 866 estuvo persiguiendo a bandas de sarracenos con base en Sicilia, Calabria o Bari, pero no pudo enfrentarse con ellos debido a que carecía de una flota que los contuviera mientras huían hacia sus bases en Sicilia.Cuando un mes más tarde, bandas de sarracenos invadieron el principado, Adalgiso liberó a Luis, no sin antes hacerle jurar que no tomaría venganza ni invadiría con su ejército el territorio del Principado de Benevento.Fue perdonada y volvió a Italia en octubre del año 882 y en el año 896 era abadesa del monasterio de San Sixto, en Plasencia (Piacenza, Emilia-Romaña), construido alrededor de un templo mandado edificar por ella misma en el 874.
Territorios del emperador Luis II (en rosa) a la muerte de su hermano Carlos de Provenza (863)
