Perrault syntyi 12. tammikuuta 1628 Pariisissa varakkaaseen porvarisperheeseen Pierre Perrault’n ja Paquette Le Clercin seitsemäntenä lapsena. Hän kävi erittäin hyviä kouluja ja opiskeli oikeustiedettä ennen kuin aloitti uran valtion palveluksessa isänsä ja vanhemman veljensä Jeanin jalanjäljissä.
Hän osallistui Tiedeakatemian perustamiseen sekä Maalausakatemian palauttamiseen. Vuonna 1654 hän muutti yhteen veljensä Pierren kanssa, joka oli ostanut Pariisin kaupungin pääveronkantajan viran. Kun kirjoitusten ja kaunokirjallisuuden akatemia perustettiin vuonna 1663, Perrault nimitettiin sen sihteeriksi ja hän toimi kuningas Ludvig XIV:n valtiovarainministerin Jean Baptiste Colbertin alaisuudessa. Siihen nimitettiin myös Jean Chapelain, Amable de Bourzeys ja Jacques Cassagne (kuninkaan kirjastonhoitaja).
Käyttämällä vaikutusvaltaansa Colbertin hallinnollisena avustajana hän sai huhtikuussa 1667 veljensä Claude Perrault’n nimitettyä kolmihenkiseen komiteaan, Petit Conseil’iin, johon kuuluivat myös Louis Le Vau ja Charles Le Brun ja joka suunnitteli Louvren uuden osaston, Colonnadin, joka rakennettiin vuosina 1667-1674 Colbertin valvonnassa. Suunnitelma valittiin Gian Lorenzo Berninin (jonka kanssa, kuten Perrault muistelmissaan kertoo, hänellä oli myrskyisät välit italialaisen taiteilijan oleskellessa Ludvigin hovissa vuonna 1665) ja François Mansartin suunnitelmien sijaan. Yksi valintaan johtaneista tekijöistä oli korkeiden kustannusten pelko, ja toinen oli Berninin ja Ludvigin hovin johtavien jäsenten, kuten Colbertin ja Perrault’n, välinen henkilökohtainen vihamielisyys. Kuningas Ludvig itse suhtautui Berniniin julkisesti hyvin suopeasti ja määräsi vuonna 1674 taiteilijan kunniaksi kuninkaallisen pronssisen muotokuvamitalin. Kuten Perrault kuvaa muistelmissaan, kuningas oli kuitenkin yksityisesti pahoillaan Berninin ylimielisyydestä. Kuningas oli niin tyytymätön Berninin häntä esittävään ratsastajapatsaaseen, että hän määräsi sen hävitettäväksi; hoviväki kuitenkin sai hänet taivuteltua teettämään patsaan tilalle uudelleen roomalaista sankaria Marcus Curtiusta esittävän pään.
Vuonna 1668 Perrault kirjoitti La Peinture (Maalaus) -teoksen kunnianosoituksena kuninkaan ensimmäiselle taidemaalarille Charles Le Brunille. Hän kirjoitti myös Courses de tetes et de bague (Pää- ja rengaskilpailut, 1670), joka on kirjoitettu Ludvigin rakastajattarelleen Louise-Françoise de La Baume le Blancille, de La Vallièren herttuattarelle, vuonna 1662 järjestämien juhlien muistoksi.
Perrault valittiin Académie françaiseen vuonna 1671.
Hän avioitui 19-vuotiaana Marie Guichonin kanssa vuonna 1672; Marie Guichon kuoli vuonna 1678.
Vuonna 1669 Perrault neuvoi Ludvig XIV:tä sisällyttämään Versaillesin puutarhaan Versaillesin labyrinttiin kolmekymmentäyhdeksän suihkulähdettä, joista kukin edustaa yhtä Äsopoksen tarua. Työ toteutettiin vuosina 1672-1677. Eläinten suusta suihkuavat vesisuihkut oli suunniteltu antamaan vaikutelma olioiden välisestä puheesta. Jokaisen suihkulähteen vieressä oli laatta, jossa oli kuvateksti ja runoilija Isaac de Benseraden kirjoittama nelisäe. Perrault tuotti labyrintin opaskirjan Labyrinte de Versailles, joka painettiin Pariisin kuninkaallisessa kirjapainossa vuonna 1677 ja jonka kuvitti Sebastien le Clerc.
Philippe Quinault, Perrault’iden pitkäaikainen perheystävä, sai nopeasti mainetta oopperaksi kutsutun uuden musiikkilajin libretistinä yhteistyössä säveltäjä Jean-Baptiste Lullyn kanssa. Sen jälkeen kun Alceste (1674) joutui traditionalistien hampaisiin, jotka hylkäsivät sen klassisesta teatterista poikkeamisen vuoksi, Perrault kirjoitti vastaukseksi Critique de l’Opéra (1674), jossa hän kehui Alcesten ansioita Euripideen samannimiseen tragediaan nähden.
Tämä Alcestea koskeva tutkielma käynnisti muinaisten ja nykyaikaisten riidan (Querelle des Anciens et des Modernes), jossa antiikin kirjallisuuden kannattajat (”muinaiset”) asettivat vastakkain Ludvig XIV:n vuosisadan kirjallisuuden kannattajat (”nykyaikaiset”). Hän oli modernien puolella ja kirjoitti teokset Le Siècle de Louis le Grand (Ludvig Suuren vuosisata, 1687) ja Parallèle des Anciens et des Modernes (Antiikin ja modernien rinnakkaisuus, 1688-1692), joissa hän yritti todistaa vuosisatansa kirjallisuuden paremmuuden. Le Siècle de Louis le Grand kirjoitettiin juhlistamaan Ludvig XIV:n toipumista hengenvaarallisesta leikkauksesta. Perrault väitti, että Ludvigin valistuneen hallinnon ansiosta nykyaika oli kaikin puolin antiikin aikaa parempi. Hän väitti myös, että jopa nykyaikainen ranskalainen kirjallisuus oli antiikin teoksia parempaa ja että loppujen lopuksi jopa Homeros nyökyttelee.
Vuonna 1682 Colbert pakotti Perrault’n eläkkeelle 56-vuotiaana ja antoi tehtävät omalle pojalleen Jules-Armandille, markiisi d’Ormoy’lle. Colbert kuoli seuraavana vuonna, ja Perrault lakkasi saamasta eläkettä, jonka hän oli saanut kirjailijana. Colbertin seuraajaksi tuli hänen katkera kilpailijansa, François-Michel le Tellier, markiisi de Louvois, ja hän poisti Perrault’n nopeasti muista tehtävistään.
Tämän jälkeen, vuonna 1686, Perrault päätti kirjoittaa eeppistä runoutta ja osoittaa aitoa omistautumistaan kristinuskolle kirjoittamalla Saint Paulinin, évêque de Nôle (Pyhä Paulinus, Nolan piispa, Nolan Paulinuksesta). Aivan kuten Jean Chapelainin La Pucelle, ou la France délivrée, eeppinen runo Jeanne d’Arcista, Perrault joutui Nicolas Boileau-Despréaux’n pilkan kohteeksi.
Charles Perrault kuoli Pariisissa vuonna 1703 75-vuotiaana. Google kunnioitti häntä 12. tammikuuta 2016 taiteilija Sophie Diaon doodlella, joka kuvaa hahmoja Äiti Hanhen tarinoista (Histoires ou contes du temps passé).