Perrault se narodil 12. ledna 1628 v Paříži v bohaté měšťanské rodině jako sedmé dítě Pierra Perraulta a Paquette Le Clerc. Navštěvoval velmi dobré školy a studoval práva, než se vydal na dráhu státního úředníka ve stopách svého otce a staršího bratra Jeana.
Podílel se na založení Akademie věd i na obnovení Akademie malířství. V roce 1654 se přestěhoval ke svému bratrovi Pierrovi, který získal místo vrchního výběrčího daní města Paříže. Když byla v roce 1663 založena Akademie nápisů a krásných liter, byl Perrault jmenován jejím tajemníkem a sloužil pod Jeanem Baptistem Colbertem, ministrem financí krále Ludvíka XIV. Dále byli jmenováni Jean Chapelain, Amable de Bourzeys a Jacques Cassagne (králův knihovník).
S využitím svého vlivu jako Colbertova administrativního pobočníka se mu v dubnu 1667 podařilo prosadit jmenování svého bratra Clauda Perraulta do tříčlenné komise Petit Conseil, jejímiž členy byli také Louis Le Vau a Charles Le Brun, kteří navrhli novou část Louvru, Kolonádu, postavenou v letech 1667-1674, na niž měl dohlížet Colbert. Tento návrh byl vybrán na úkor návrhů Giana Lorenza Berniniho (s nímž, jak Perrault vypráví ve svých Pamětech, měl bouřlivé vztahy v době, kdy italský umělec pobýval na Ludvíkově dvoře v roce 1665) a Françoise Mansarta. Jedním z faktorů, které vedly k této volbě, byla obava z vysokých nákladů, druhým pak osobní antagonismus mezi Berninim a předními členy Ludvíkova dvora, včetně Colberta a Perraulta; sám král Ludvík zachovával vůči Berninimu veřejnou přízeň a v roce 1674 nařídil vydat na počest umělce královskou bronzovou portrétní medaili. Jak však Perrault dále popisuje ve svých Pamětech, král choval soukromou nelibost nad Berniniho projevy arogance. Král byl natolik nespokojen s Berniniho jezdeckou sochou, že ji nařídil zničit; jeho dvořané ho však přemluvili, aby ji místo toho nechal znovu zhotovit s hlavou zobrazující římského hrdinu Marka Curcia.
V roce 1668 Perrault napsal La Peinture (Malířství) na počest králova prvního malíře Charlese Le Bruna. Napsal také Courses de tetes et de bague (Závody hlav a prstenů, 1670), napsané na počest oslav, které Ludvík uspořádal v roce 1662 pro svou milenku Louise-Françoise de La Baume le Blanc, vévodkyni de La Vallière.
Perrault byl v roce 1671 zvolen do Francouzské akademie.
V roce 1672 se oženil s devatenáctiletou Marií Guichonovou, která zemřela v roce 1678.
V roce 1669 Perrault poradil Ludvíku XIV., aby do Versailleského labyrintu ve Versailleských zahradách umístil třicet devět fontán, z nichž každá představovala jednu z Ezopových bajek. Práce byly provedeny v letech 1672 až 1677. Vodní proudy tryskající z úst zvířat byly koncipovány tak, aby vytvářely dojem řeči mezi jednotlivými tvory. Vedle každé fontány byla umístěna deska s popiskem a čtyřverším, které napsal básník Isaac de Benserade. Perrault vytvořil průvodce labyrintem, Labyrinte de Versailles, vytištěný v královské tiskárně v Paříži v roce 1677 a ilustrovaný Sebastienem le Clerc.
Philippe Quinault, dlouholetý rodinný přítel Perraultů, se rychle proslavil jako libretista nového hudebního žánru zvaného opera a spolupracoval se skladatelem Jeanem-Baptistem Lullym. Poté, co byla opera Alceste (1674) odsouzena tradicionalisty, kteří ji odmítali pro odklon od klasického divadla, napsal Perrault v reakci Critique de l’Opéra (1674), v níž vyzdvihl přednosti Alceste oproti stejnojmenné Eurípidově tragédii.
Tento traktát o Alcestovi inicioval Hádku starých a moderních (Querelle des Anciens et des Modernes), která postavila proti sobě zastánce antické literatury („staré“) a příznivce literatury ze století Ludvíka XIV („moderní“). Stál na straně Moderny a napsal knihy Le Siècle de Louis le Grand (Století Ludvíka Velikého, 1687) a Parallèle des Anciens et des Modernes (Paralela mezi Starými a Moderními, 1688-1692), kde se snažil dokázat nadřazenost literatury svého století. Le Siècle de Louis le Grand byl napsán na oslavu uzdravení Ludvíka XIV. po život ohrožující operaci. Perrault tvrdil, že díky Ludvíkově osvícené vládě je současný věk v každém ohledu lepší než starověk. Tvrdil také, že i moderní francouzská literatura je lepší než díla antická a že koneckonců i Homér přitakává.
V roce 1682 donutil Colbert Perraulta v jeho 56 letech odejít na odpočinek a pověřil jeho úkoly vlastního syna Julese-Armanda, markýze d’Ormoy. V následujícím roce Colbert zemřel a Perrault přestal pobírat důchod, který dostával jako spisovatel. Po Colbertovi nastoupil jeho úhlavní rival François-Michel le Tellier, markýz de Louvois, a Perraulta rychle zbavil dalších funkcí.
Poté se Perrault v roce 1686 rozhodl psát epickou poezii a projevit svou skutečnou oddanost křesťanství, když napsal Saint Paulin, évêque de Nôle (Svatý Paulín, biskup z Noly, o Paulínovi z Noly). Stejně jako La Pucelle, ou la France délivrée Jeana Chapelaina, epická báseň o Johance z Arku, se Perrault stal terčem posměchu Nicolase Boileau-Despréauxe.
Charles Perrault zemřel v Paříži roku 1703 ve věku 75 let. Společnost Google ho 12. ledna 2016 uctila doodlem od výtvarnice Sophie Diao, na němž jsou zobrazeny postavy z Pohádek o Matce Huse (Histoires ou contes du temps passé).