1816년 영국 요크셔주 손턴에서 목사인 패트릭 브론테와 마리아 브랜웰 사이에서 여섯 남매 중 셋째로 태어났다. 5세에 어머니를 여의고 자매들과 기숙학교에 다녔는데 열악한 환경 때문에 두 언니가 병을 얻어 일찍 죽고 샬럿이 세 자매의 맏이가 된다. 1825년부터 동생 에밀리 브론테와 5년간 집에서 독학으로 공부를 했으며, 샬럿은 시를 쓰기 시작한다. 샬럿이 26세가 되던 해에 브뤼셀에 있는 에제 기숙학교에서 교사 생활을 하다가 1844년 영국으로 돌아온다. 샬럿은 1846년부터 『제인 에어』를 쓰기 시작해, 1847년 커러 벨이라는 남성 가명으로 스미스사에서 책을 낸다. 『제인 에어』는 출간되자마자 폭발적인 인기를 얻었으며 샬럿은 작가로서 성공하게 된다. 여성의 희생과 순종을 강요하는 사회에 굴하지 않고 부당한 대우에 저항한 여성의 이야기는 당시 사회에 큰 반향을 일으켰다. 다음 해 동생 브랜웰과 에밀리가 폐병으로 죽고 막냇동생 앤까지 죽자 정신적인 충격으로 잠시 집필 활동을 중단한다. 그러나 곧 안정을 되찾고 집필 활동만이 자신을 어둠 속에서 꺼내줄 거라고 말하며 집필을 재개한다. 그사이 세 명의 남성들이 청혼했지만 모두 거절했다. 1854년 아버지의 부목사인 아서 벨 니콜스에게 네 번째로 청혼을 받고 결혼한다. 샬럿은 늦은 나이에 결혼하여 39세에 임신하지만 동시에 여러 병이 겹쳐 결혼 9개월 만인 1855년에 세상을 떠났다.