Die Großherzogin Charlotte wurde am 23. Januar 1896 im Schloss von Berg geboren. Sie war die zweite Tochter des Großherzogs Guillaume und der Großherzogin Marie-Anne de Bragance. Am 15. Januar 1919 legte sie vor einer Delegation der Abgeordnetenkammer, die speziell zu diesem Anlass im Schloss von Berg zusammengetreten war, den Eid ab.
Am 6. November 1919 heiratete sie in Luxemburg Prinz Félix de Bourbon-Parme. Aus dieser Ehe sind sechs Kinder hervorgegangen:
Jean (1921), Elisabeth (1922), Marie-Adélaïde (1924), Marie-Gabrielle (1925), Charles (1927) und Alix (1929).
Im zweiten Weltkrieg waren die Großherzogin Charlotte, ihre Familie sowie die Regierung gezwungen, das Land zu verlassen, um den deutschen Truppen zu entkommen. Von Frankreich aus mussten sie über Spanien nach Portugal reisen, weiter in die USA, nach Großbritannien und Kanada. Gemeinsam mit der Regierung setzte sich die Großherzogin für die Anerkennung der Unabhängigkeit Luxemburgs ein. Am 14. April 1945 konnte sie schließlich in das befreite Luxemburg zurückkehren.
Nach diesen Jahren des Krieges blieb die Großherzogin Charlotte stets das Symbol für die Einheit des luxemburgischen Volkes.
Sie setzte sich auch weiter für die internationale Anerkennung Luxemburgs ein. Unter ihrer Regentschaft waren die Staatsbesuche nicht mehr nur auf die Nachbarländer beschränkt, sondern wurden auf die Länder jenseits des Atlantiks ausgeweitet. Die europäische Einigung fand ihre volle Zustimmung. Am 12. November 1964 dankte Großherzogin Charlotte zugunsten ihres Sohnes, des Erbgroßherzogs Jean, ab. Nach 45 Regierungsjahren zog sie sich in das Schloss von Fischbach zurück. Am 8. April 1970 verstarb Prinz Félix. Fünfzehn Jahre später, am 9. Juli 1985, verließ Großherzogin Charlotte ihr Volk im Alter von 89 Jahren für immer.