Шарлотта Бронте родилась 21 апреля 1816 года в Западном Йоркшире и была третьим ребёнком (а их было шестеро — Мэри, Элизабет, Шарлотта, Патрик Бренуэлл, Эмили и Энн) в семье священнослужителя англиканской церкви Патрика Бронте (родом из Ирландии) и его жены Марии, в девичестве Бренуэлл.
В 1820 году семья переехала в Хауорт, где Патрик был назначен на должность викария.
Миссис Бронте скончалась от рака 15 сентября 1821 года, оставив пять дочерей и сына на воспитание своему мужу Патрику.
Шарлотта Бронте рано начала писать: её первая дошедшая до нас рукопись (There was once a little girl) датируется приблизительно 1826 годом (автору 10 лет). В 1827—1829 годах дети Бронте придумали несколько больших и малых игр, которые послужили основой для их дальнейшего творчества. В детской автобиографической заметке «История года» (12 марта 1829) Шарлотта описала возникновение игры «Молодые люди», из которой в ближайшие годы разовьётся «африканская» сага.
В течение своей жизни Шарлотта неоднократно отказывалась от замужества, иногда воспринимая брачные предложения серьёзно, иногда относясь к ним с юмором. Тем не менее, она предпочла принять предложение помощника своего отца, священника Артура Белла Николлса.
Шарлотта познакомилась с будущим мужем весной 1844 года, когда Артур Белл Николлс прибыл в Хауорт. Первое впечатление Шарлотты от отцовского помощника было отнюдь не лестным. Она писала Эллен Насси в октябре 1844:
Мистер Николлс как раз вернулся; даже ради спасения моей жизни я не могу рассмотреть в нём те интересные зачатки добра, которые ты обнаружила; меня главным образом всегда поражает узость его мышления.
Подобные отзывы встречаются в письмах Шарлотты и в более поздние годы, однако со временем они исчезают.
Шарлотта вышла замуж в июне 1854 года. В январе 1855 года состояние её здоровья резко ухудшилось. В феврале месяце врач, осматривавший писательницу, пришёл к выводу, что симптомы недомогания свидетельствуют о начале беременности и не представляют опасности для жизни.
Шарлотту мучила постоянная тошнота, отсутствие аппетита, чрезвычайная слабость, что привело к быстрому истощению. Однако, по словам Николлса, только в последнюю неделю марта стало ясно, что Шарлотта умирает. Причина смерти так и не была установлена.
Шарлотта умерла 31 марта 1855 года в возрасте 38 лет. В свидетельстве о её смерти причиной значился туберкулёз, однако, как предполагают многие биографы Шарлотты, она могла умереть от обезвоживания и истощения, вызванного тяжёлым токсикозом. Можно также предположить, что Шарлотта скончалась от тифа, которым её могла заразить старая служанка Табита Эйкройд, скончавшаяся незадолго до смерти Шарлотты.
Писательница была похоронена в фамильном склепе в Церкви Св. Михаила, расположенной в Хауорте, Западный Йоркшир, Англия.
Шарлотта Бронте является одной из талантливейших представительниц английского романтизма и реализма. Обладая крайне нервным и впечатлительным темпераментом, она в высокой степени владела тем, что Гёте называет секретом гения — способностью проникнуться индивидуальностью и субъективным настроением постороннего лица. При ограниченном круге наблюдений, она с поразительной яркостью и правдой изображала всё, что ей приходилось видеть и чувствовать. Если иногда чрезмерная яркость образов переходит в некоторую грубость красок, а излишний мелодраматизм в положениях и сентиментальное заключение ослабляют художественное впечатление, то полный жизненной правды реализм делает незаметными эти недостатки.
Посмертная биография Шарлотты Бронте, написанная Элизабет Гаскелл, — «Жизнь Шарлотты Бронте» — была опубликована первой среди многочисленных биографий писательницы. Книга Э. Гаскелл не всегда достоверна, однако, её главный недостаток в том, что в ней практически полностью обойдено вниманием раннее литературное творчество Шарлотты Бронте.
В честь Шарлотты Бронте назван кратер на Меркурии.
В 1997 году, к 150-летию выхода в свет романа Ш.Бронте «Джейн Эйр» королевская почта Великобритании выпустила почтовую марку достоинством в 1 ф.ст.