Unterhalb des heutigen Paderborner Doms liegen die freigelegten Grundmauern der karolingischen Königspfalz Karls des Großen, die den Ursprung der städtebaulichen Entwicklung an den Paderquellen markiert. Die Pfalz wurde im Kontext der Sachsenkriege ab 776 als befestigte Anlage („Karlsburg“) errichtet und bildete mit Königshalle, Wohntrakten, Kirche und Missionskloster das politische und religiöse Zentrum der fränkischen Herrschaft in Sachsen.

Mehrfach zerstört und wieder aufgebaut, war die Pfalz Schauplatz bedeutender Reichsversammlungen und Gesetzgebungen. Der archäologisch nachgewiesene karolingische Saalbau – einst reich ausgemalt und symbolisch aufgeladen – wurde später nicht rekonstruiert. Stattdessen wurden die Reste konservatorisch gesichert, wobei originale und ergänzte Mauerpartien durch Ziegellagen visuell differenziert sind.

An die karolingische Anlage schließt nördlich die ottonisch-salische Kaiserpfalz des 11. und 12. Jahrhunderts an. Sie wurde in den Jahren 1976–78 auf den historischen Grundmauern durch den Architekten Gottfried Böhm mit sensibler Integration der originalen Bruchsteinstruktur wiedererrichtet. Die 44 × 16 Meter große Königshalle mit ihrer schlichten, blockhaften Präsenz greift das Maßwerk der ursprünglichen Anlage exakt auf. Farbig abgesetzte Trennlinien kennzeichnen erhaltene romanische Bauteile. Ottonischen Ursprungs sind auch der östliche Südportalbogen, die großen Sandstein-Eckquader, einige Biforienfenster des Untergeschosses sowie die Kreuzgewölbe des sogenannten „Quellkellers“ über einer Paderquelle.

Der östlich angesetzte Museumstrakt mit der Ikenbergkapelle führt zur benachbarten Bartholomäuskapelle – dem einzigen vollständig erhaltenen Gebäude der ottonischen Pfalz. Heute dient das Obergeschoss der Kaiserpfalz als Ort für kulturelle Veranstaltungen, während das Untergeschoss das „LWL-Museum in der Kaiserpfalz“ beherbergt – ein Ensemble, das Geschichte, Baukunst und museale Nutzung beispielhaft vereint.