Чарльз начал карьеру в Голливуде в начале 1920-х годов. Его первой работой в кино стала небольшая роль в фильме The Cheat 1923 года с участием Полы Негри и Джека Холта. Второй картиной с участием актёра стал очень популярный фильм «Горбун из Нотр-Дама» по роману Виктора Гюго с Лоном Чейни в роли Квазимодо.
В 1920-е годы Чарльз снимался в ролях второго плана. Так продолжалось до 1927 года, когда на экраны вышел фильм «Седьмое небо» с Джанет Гейнор в главной роли. Чарльз играл её возлюбленного. Фильм имел настолько большой успех у зрителей и критиков, что Чарльз и Джанет сыграли вместе ещё в более чем десяти картинах. Переход к звуковому кино мало отразился на карьере актёра: его популярность не угасала и он оставался знаменитым.
В начале 1950-х годов Чарльз начал работу на телевидении, снявшись в телесериале My Little Margie. Сериал шёл с 1952 по 1955 год. В роли дочери Чарльза снялась Гейл Сторм. В 1956 году актёр начал вести свою собственную передачу — Шоу Чарльза Фаррелла.
14 февраля 1931 года Чарльз женился на Вирджинии Валли, которая прожила с ним всю оставшую жизнь до 24 сентября 1968 года.
После завершения карьеры в кино Чарльз переселился в городок Палм-Спрингс, где вместе с Ральфом Беллами открыл теннисный клуб. В 1953 году Чарльз Фаррелл был избран мэром Палм-Спрингс. Он оставался на этом посту семь лет.
Актёр скончался 6 мая 1990 года в возрасте 88 лет от сердечного приступа.