Родилась 21 апреля 1816 г. в деревне Торнтон (графство Западный Йоркшир, Великобритания) в семье священника англиканской церкви Патрика Бронте и его жены Мэри. В 1820 г. семья переехала в деревню Хоэрт (Западный Йоркшир), где ее отец был назначен на должность приходского священника.
В 1824 г. Шарлотта и три ее сестры были направлены на обучение в школу для дочерей представителей духовенства, располагавшуюся в деревню Кован-Бридж (графство Ланкашир). В 1825 г. Шарлотта покинула Кован-Бридж и вернулись в Хоэрт.
Тогда же начала заниматься сочинительством вместе с младшими сестрами Эмили и Энн, а также братом Бренуэллом. Помимо этого, Шарлотта писала стихи и вместе с братом - истории о придуманных ими английских колониях в Африке.
В 1831-1832 гг. Бронте продолжила свое образование в Роу-Хэдской школе в г. Mирфилд (Западный Йоркшир). В 1842 г. обучалась вместе с сестрой Эмили французскому языку в пансионе Константина и Клэр-Зоэ Эже (Брюссель, Бельгия).
В 1836-1838 гг. была учительницей в Роу-Хэдской школе. В 1839-1841 гг. работала гувернанткой в нескольких семьях. В 1843 г. преподавала в Брюсселе английский язык.
В 1846 г. Шарлотта Бронте и ее сестры Эмили и Энн под псевдонимами Каррер, Эллис и Эктон Белл опубликовали за свой счет совместный поэтический сборник.
В том же году Шарлотта завершила написание своего первого романа "Учитель". В истории любви молодого преподавателя и его ученицы угадывался эпизод из жизни писательницы - учеба в Бельгии и романтические чувства к управляющему пансионом Константину Эже. Роман, однако, был отвергнут издательствами (опубликован только в 1857 г.). При этом романы ее сестер Эмили ("Грозовой перевал") и Энн ("Агнес Грей"), созданные в то же время, были опубликованы в 1847 г.
В 1846-1847 гг. Шарлотта Бронте написала произведение "Джейн Эйр", повествовавшее о бедной гувернантке, которая сумела завоевать любовь дворянина. После завершения роман был сразу же опубликован под псевдонимом Каррер Белл и принес автору широкую известность.
В 1849 г. вышел ее роман "Шерли", в котором были подняты проблемы конфликта поколений и социального неравенства. В 1853 г. был опубликован роман "Виллет", в котором рассказывалась история женщины, пытающейся найти свой путь в жизни и обрести любовь. Они также были изданы под псевдонимом Каррер Белл.
Шарлотта Бронте является одной из наиболее заметных представительниц английского литературного романтизма и реализма. Публикацию ее наиболее известного произведения - романа "Джейн Эйр" - специалисты считают моментом зарождения феминистского направления в художественной литературе.
Писательница скончалась 31 марта 1855 г. в возрасте 38 лет от туберкулеза, не успев дописать начатый роман "Эмма". Похоронена в фамильном склепе в церкви Святого Михаила в Хоэрте.
Состояла в браке со священником Артуром Николлсом.