La extraordinaria calidad y fidelidad de esta copia del Carlos V en la batalla de Mühlberg de Tiziano, de tamaño ligeramente menor al original, ha llevado en diversas ocasiones a atribuirla a Alonso Sánchez Coello, atribución avalada por Maria Kusche (2003) con argumentos comparativos y pruebas documentales. Así, compara esta pintura con otras copias de obras del maestro veneciano con constancia documental de haber salido de la mano de Sánchez Coello, como el Noli me tangere del Escorial o el Retrato del emperador Fernando de las Descalzas Reales, y observa que comparten similares modificaciones en el endurecimiento de los rostros, en que alternan aleatoriamente precisión en los detalles y mayor simplificación y en que tienden a resaltar las figuras y a reducir la importancia del paisaje. Por otra parte, una cuenta encontrada entre los papeles de don Juan de Austria, demuestra que aprovechó su estancia en España en 1575 para hacer un gran encargo al pintor del rey de copias de retratos de la familia real —la suya— entre los que figuraba, como primero de la lista, “un retrato del emperador a caballo, armado”. Aunque no fue la única vez que Sanchez Coello pintó el retrato ecuestre del emperador, pues están documentadas réplicas como regalos para el emperador de China y para el Gran duque de la Toscana, considera probable, como anteriormente había señalado H.E. Wethey, que esta copia sea la que pintó para el hermanastro del rey y que finalmente quedó en la colección del secretario Antonio Pérez, como refleja el inventario que de sus bienes se hizo en 1585.
No obstante,ninguno de los argumentos anteriores es concluyente. Para Ángel Aterido (2000), esta copia no encajaría en la producción ni de Sánchez Coello ni de Pantoja de la Cruz y por la fluidez de la pincelada y el colorido situaría la copia entre la pintura madrileña de mediados del siglo XVII, aunque no se decide por ninguno de los pintores de esa época que pudieron tener libre acceso a la colección real y se limita a proponer vagamente los nombres de Juan Bautista Martínez del Mazo y Juan Carreño de Miranda.