Né à ou autour de Paris (le lieu et la date exacts de sa naissance sont inconnus), il était le compositeur français le plus important de sa génération et le compositeur français exceptionnel d'oratorios.

Charpentier se rendit à Rome vers 1667, où il aurait étudié la composition, peut-être avec Giacomo Carissimi. À son retour en France environ trois ans plus tard, il devint maître de chapelle du Dauphin mais perdit ce poste sous l'influence de Jean-Baptiste Lully. Il compose la musique d'une nouvelle version du Mariage forcé de Molière (créée en 1672) et collabore à nouveau avec lui dans Le Malade imaginaire (1673). Après la mort de Molière, Charpentier continue à travailler pour le Théâtre Français jusqu'en 1685. Il réalisa sa plus grande œuvre scénique, Médée, sur un texte de Thomas Corneille, en 1693. De peut-être 1670 à 1688, il eut pour patronne Marie de Lorraine, dite Mademoiselle de Guise, et à partir de 1679 il composa de la musique pour la chapelle du dauphin (puisque Lully mourut en 1687). En 1692, il devient professeur de composition du duc d'Orléans et, en 1698, maître de musique à la Sainte-Chapelle de Paris.

Dans ses tragédies sacrées écrites pour la communauté jésuite de Paris, Charpentier a établi l'oratorio en France.  Dans des oratorios tels que Filius prodigus (Prodigal Son), Sacrificium Abrami et son chef-d'œuvre, Le Reniement de Saint Pierre (The Denial of St. Peter), il intègre avec succès le style italien de Carissimi avec son style français natal.  Son œuvre est marquée par son lyrisme, sa polyphonie savante et son utilisation sensible des ressources harmoniques. Outre ses oratorios et ses œuvres scéniques (16 opéras, de nombreuses pastorales), Charpentier a composé 12 messes ; des motets élaborés avec chœur, solos et orchestre pour la chapelle du dauphin ; un Te Deum ; un Magnificat ;  et autres travaux.