Era o filho mais velho de seus pais. Em agosto de 814, seu pai o enviou para governar a Baviera. Em julho de 817, em Aachen, ele foi coroado Imperador Lotário I, governando junto com o pai. Em 822, foi enviado à Itália, estabeleceu sua corte em Pavia e foi coroado rei da Itália pelo arcebispo de Milão. Ele foi novamente coroado imperador em Roma, em 823.
O segundo casamento de seu pai e o nascimento de seu meio-irmão Carlos provocou tensão e rivalidade na família. O pai quis reformular a partilha para dar territórios a Carlos e isso revoltou os filhos mais velhos.
O imperador chegou a ser preso e Lotário I declarou-se o único imperador. O pai foi libertado, perdoou Lotário e o mandou de volta à Itália como rei. Após a morte do pai, em 840, Lotário o sucedeu como Imperador Romano-Germânico. As guerras entre os irmãos continuaram até que foi firmado o Tratado de Verdun, em 843, dividindo o território do império. Lotário manteve o título imperial e também foi instalado como rei Lotário I da Lotaríngia [1], um território recém-criado, que recebeu seu nome em homenagem a ele.
Nos dez anos seguintes, se realizaram vários encontros com o objetivo de manter a paz entre Lotário I e seus dois irmãos, com sucesso variável.
Em 855, Lotário I adoeceu gravemente, abdicou do trono, dividiu seus territórios entre os três filhos varões, entrou para o mosteiro de Prüm e ali faleceu e foi sepultado.
Além dos filhos legítimos de seu casamento, foi pai de um filho ilegítimo.
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[1] A Lotaríngia foi um reino da Europa ocidental resultante da divisão do Império Carolíngio no Tratado de Verdun, e que consistia em uma estreita faixa de terra ao longo dos rios Reno e Ródano. O seu nome provém de Lotário I, o imperador que foi obrigado a entregar terras a seus irmãos: a Carlos, o Calvo, o Reino da Aquitânia (ou Frância Ocidental, a atual França) e a Luís, o Germânico, a Frância Oriental (que mais tarde recebeu o nome de Germânia; é a atual Alemanha), ficando Lotário I com esta estratégica região e ainda com a Itália.
Este reino compreendia as regiões que hoje são os Países Baixos, a Bélgica, o Luxemburgo, a Renânia do Norte-Vestfália, a Renânia-Palatinado e o Sarre (estados da Alemanha) e ainda a Alsácia e a Lorena (que herdou o nome do antigo reino; em alemão o nome desta região, que atualmente pertence à França, é Lothringen).
O único rei da Lotaríngia foi Lotário II (que reinou entre 855-869), filho do imperador Lotário I, mas ele não conseguiu manter o controle do reino. Com a morte de Lotário II, o reino foi dividido entre seus tios Carlos e Luís, pelo Tratado de Meersen. Mais tarde, a Lorena tornou-se um ducado que foi ainda, ao longo da história, subdividido em ducados e condados menores.