В 511 году после смерти отца, Хлотарь по разделу Франкского королевства между братьями получил королевство Суассонское, куда входила большая часть старых франкских владений, земли между Соммой, Маасом и Северным морем (север и северо-восток Галлии), с городами Турне, Булонь, Аррас, Камбре, Нуайон, Лан и Суассон. В его аквитанскую часть владений входили, вероятно, область по среднему течению Дордони, Базас и Ажен. Столицей Хлотаря был Суассон.
В 523 году Хлотарь вместе с братьями Хлодомером, королём Орлеанского королевства, и Хильдебертом I, королём Парижского королевства, отправился в военный поход против Бургундии. Им удалось пленить и казнить короля бургундов Сигизмунда. После того как франкские короли ушли, брат Сигизмунда Годомар собрал бургундов и отвоевал королевство.
В 524 году братья снова пошли войной на Бургундию, на этот раз объединившись со своим сводным братом Теодорихом I, королём Австразии. Они дошли до долины Изера, где бургунды дали им бой в окрестностях Везеронса. Сначала перевес был на стороне франков, но затем Хлодомер, увлёкшись погоней, был окружен и обезглавлен (21 июня 524 года). После этой битвы Годомар, хотя и вынужден был уступить области между Дромом (или Изером) и Дюрансом, всё ещё продолжал править своими соплеменниками.
Вернувшись в Суассон, Хлотарь взял в жены вдову Хлодомера Гунтеку Бургундскую. Впоследствии, сговорившись с Хильдебертом, он собственноручно убил племянников, законных наследников брата, и разделил между собой и Хильдебертом его земли. Хлотарю отошли Тур и Пуатье и земли по нижнему течению Луары.
В 531 году Хлотарь совместно с Теодорихом I вёл войну с тюрингским королём Герменефредом. Братья нанесли тюрингам сокрушительное поражение в битве на реке Унструт и захватили почти всю Тюрингию. Правда во время боевых действий Теодорих попытался убить Хлотаря, но его заговор провалился; братья рассорились, и Хлотарь удалился домой.
Хлотарь во время этого похода взял в плен дочь тюрингского короля Бертахара Радегунду, которой в то время было 8 лет. Он решил её воспитать, а затем взять её себе в жены. Радегунде было дано изысканное образование. Затем в 538 году, вопреки желанию Радегунды, её обвенчали с королём Хлотарём, и она стала женою ненавистного ей человека. Она всячески уклонялась от своих королевских обязанностей и, наконец, после того как Хлотарь коварно убил её брата-заложника, используя для этого преступников, она решилась на побег от короля. Епископ Медар постриг её в монахини, и она основала в Пуатье девичий монастырь св. Креста. Действительно, Радегунда для своего времени, видимо, была довольно образованной женщиной. И не случайно Венанций Фортунат, живя в Пуатье, где Радегунда основала монастырь, часто проводил время в её обществе и посвятил ей много стихотворений, воспевающих её достоинство, ум и благочестие. А в её житии, сочиненном поэтом, говорится о воспитании и жизни Радегунды при дворе короля Хлотаря, где её обучали не только тому, что надлежало знать женщине, но и словесности. Проводя время в молитвах, соблюдая посты и раздавая милостыню, Радегунда благодаря этому настолько стала известной, что почиталась в народе великой. Сам король Хлотарь не отличался особым благочестием по отношению к церкви, и даже приказал всем церквам своего королевстве выплачивать казне третью часть доходов (544 год).
Около 534 года Хлотарь, Хильдеберт I и Теодорих I отправились в очередной поход в Бургундию. На этот раз им удалось окончательно разбить Годомара. Южная часть Бургундского государства между Валансом, Авиньоном и Амбреном досталась Хлотарю, хотя полностью это источниками не подтверждено.
В конце 534 года умер Теодорих. Хлотарь и Хильдеберт намеревались низвергнуть его сына и наследника Теодеберта, но того защитила дружина, и план братьев провалился. Позже Теодеберт и Хильдеберт объединились против Хлотаря и пошли на него войной, однако он укрылся в лесу, где сделал оборонительные засеки. Григорий Турский рассказывает, что небо услышало молитвы королевы-матери Клотильды, которая молила Святого Мартина уберечь братьев от вражды, и в то утро, когда Теодеберт и Хильдеберт собрались направить войско на Хлотаря, разразилась буря с градом и молнией, которая напугала лошадей и разметала палатки в лагере. Испугавшись божьего гнева, Теодеберт и Хильдеберт заключили с Хлотарём мир.
В 542 году Хлотарь поддержал Хильдеберта в походе против вестготов. Братья пересекли Пиренеи и осадили Сарагосу, но вестготы дали франкам отпор и те вынуждены были отступить, захватив, тем не менее, богатую добычу.
В 555 году умер внучатый племянник Хлотаря, Теодебальд, который правил в Австразии после смерти отца, короля Теодеберта. Хлотарь присоединил его земли к своим и женился на вдове Теодебальда, дочери лангобардского короля Вахо Вульдетраде, но вскоре по настоянию епископов оставил супругу.
В том же году Хлотарь подавил восстание саксов, своих данников. В то время саксы не были организованы в государство, а жили общинами и населяли область на севере Германии, к востоку от Рейна и к западу от нижнего течения Эльбы. И вот эти саксы, как утверждают, побуждаемые Хильдебертом и, негодуя на франков, вышли из своей области, пришли во франкскую землю и разорили всё до самого города Дойца. Хлотарь двинул войска против них и уничтожил большую их часть. Тюрингия, оказавшая помощь саксам, тоже подверглась опустошению. Марий Аваншский также упомянул сражение франков с саксами; он датирует его 555 годом: «В этом году взбунтовались саксы, и король Хлотарь с большим войском сразился с ними: множество франков и саксов погибло в этой битве, однако, король Хлотарь ушёл победителем».
Затем, чтобы вступить в формальные права владения бывшими землями Теодебальда, Хлотарь, следуя германскому обычаю, отправился объезжать новые владения. Во время этой поездки до него дошли слухи, что саксы намереваются отказаться платить дань. Согласно «Хронике Фредегара», ежегодная дань саксов, которую Хлотарь сам наложил на них, состояла из 500 коров. Хлотарь вынужден был провести против них ещё один поход. Когда он был недалеко от их границы, саксы направили к нему послов с просьбой о мире и обещанием платить прежнюю или даже большую дань. Хлотарь однако, подстрекаемый своими воинами, которых не удовлетворил размер добычи, не внял их просьбам и продолжил поход. Но когда завязалась битва, франки в ней потерпели полное поражение, и такое множество было убитых с той и другой стороны, что совершенно невозможно было ни определить их, ни сосчитать. Тогда Хлотарь попросил мира. Заключив мир, он вернулся восвояси. Марий Аваншский относит это событие к 556 году и ничего не говорит о поражении франков: «В этом году король Хлотарь дал сражение вновь взбунтовавшимся саксам, в нём была убита большая часть саксов». И именно к этому году он относит разгром Тюрингии, который у Григория Турского упоминается во время первого похода против саксов. «В этом году франки опустошили всю Тюрингию за то, что тюринги заключили с саксами военный договор».
В последние годы жизни резко ухудшились отношения между Хлотарём и его братом Хильдебертом. При том, на сторону своего дяди перешёл и сын Хлотаря Храмн. Хлотарь послал его в Овернь, дав ему королевские полномочия и соответствующий титул (555 год). Храмн же, пребывая в Клермоне, согласно Григорию Турскому, совершил много безрассудных поступков. Он не любил того, кто мог дать ему хороший и полезный совет, а любил только ничтожных, безнравственных молодых людей, которых он собирал вокруг себя; он прислушивался к их советам и им же приказывал силой похищать дочерей у сенаторов. Храмн тут же начал плести интриги против отца, получив поддержку своего дяди Хильдеберта. Он приехал в Париж, заключил с Хильдебертом союз на верность и любовь и поклялся в том, что он самый злейший враг своему отцу. Храмн же, вступив в этот союз, возвратился в Лимож и подчинил своей власти те земли в королевстве своего отца, которые он раньше объехал. Также не преминула воспользоваться случаем и выступить против франков часть аквитанской знати, примкнувшая к Храмну, создавшему, то, что впоследствии получило название — «Первого Аквитанского королевства». Хлотарь послал против Храмна своих сыновей Хариберта и Гунтрамна. Те осадили Храмна в Лиможе, но Храмн известил через перебежчиков братьев о мнимой смерти отца (как раз в то время Хлотарь вёл войну с саксами). Братья сняли осаду и быстро возвратились в Бургундию. Храмн с войском отправился вслед за ними, занял Шалон-на-Соне и стал лагерем у крепости Дижон. Однако взять ему эту крепость не удалось. А Хильдеберт, до которого тоже дошли ложные вести о смерти Хлотаря, захватил Реймскую Шампань и дошёл до самого Реймса.
В 558 году умер Хильдеберт, не оставив наследников, и Хлотарь завладел его царством, объединив, таким образом, всё Франкское королевство под своей властью. Лишившись союзника, Храмн отправился в Бретань и укрылся там со своей женой и детьми у бретонского графа Хонобера.
В 560 году Хлотарь совершил поход в Бретань. Хонобер пал в бою. Храмн бежал к морю, где у него были наготове корабли, но был настигнут воинами своего отца. По приказу Хлотаря, Храмн вместе с женой и двумя дочерьми был запёрт в одной хижине в Ванне и сожжён (декабрь 560 года).
В 561 году Хлотарь отправился с многочисленными дарами к могиле блаженного Мартина. Так как город Тур за год до этого пострадал от пожара, и все построенные в нём церкви пребывали в запустении. Вскоре по приказанию короля Хлотаря была покрыта оловом базилика блаженного Мартина и приведена в прежнее великолепное состояние. Затем Хлотарь вернулся в Брейн, свою излюбленную резиденцию, и начал приготовления к большой осенней охоте в Кюизском лесу. Среди этих бурных занятий, которые уже не соответствовали его возрасту, он заболел лихорадкой и, приказав перевезти себя в своё ближайшее поместье в Компьень, умер 29 ноября 561 года, на 51-м году своего правления. Похоронен в базилике блаженного Медара в Суассоне.
После его смерти Королевство франков вновь было разделено на четыре части между его сыновьями Хильпериком, Сигибертом, Гунтрамном и Харибертом.
Также у Хлотаря был сын от неизвестной любовницы, Гундовальд, претендовавший на престол франков.