Чарльз Лайтоллер родился в небольшом торгово-промышленном городке в Ланкашире, Англия. Мать умерла вскоре после его рождения, отец, к тому времени как Чарльзу исполнилось 13 лет, устроил сына на фабрику по переработке хлопка и отправился в Новую Зеландию. Чарльза не привлекала тяжёлая фабричная работа, и он устроился юнгой на судно Примроуз Хилл. В 21 год, обойдя под парусами половину мира, пережив кораблекрушение, пожар в открытом море и сильнейший циклон — Лайтоллер получил удостоверение помощника капитана и перешёл из парусного флота в пароходный. Следующие три года он служил в королевском почтовом флоте Африки, где чуть не умер от тяжёлого приступа малярии.
После этого он на время покинул морскую службу ради того, чтобы поучаствовать в золотой лихорадке на Клондайке. Однако дело не выгорело, и ему приходится перебиваться случайными заработками. Безбилетником на товарных поездах ему удалось пересечь Канаду и, устроившись ковбоем, добраться-таки обратно в Англию, где он снова продолжил морскую карьеру устроившись в Уайт Стар Лайн.
В это время в Британском содружестве в самом разгаре была вторая англо-бурская война в которой активное участие принимали солдаты из Австралии. Так как это был первый конфликт, в котором принимала участие теперь уже независимая Австралия, всё внимание нации было приковано к Южной Африке. В этой неспокойной ситуации особо заметной оказалась шутка, автором которой был Лайтоллер сотоварищи. В 1900 году судно Медик, на борту которого служил в то время Чарльз, пришвартовалось в порту Сиднея. Узнав о том, сколько внимания уделялось южноафриканскому конфликту, Лайтоллер и ещё четыре матроса решили разыграть местное население. Рано утром на небольшой лодочке они подгребли к Форту Денисон в гавани Сиднея и незаметно подвесили самодельный флаг буров на громоотвод крепости. Зарядив крепостную пушку большим количеством пороха и разной трухой, они зажгли длинный, пятидесятифутовый фитиль и незаметно скрылись. Резкий взрыв ранним утром и флаг противников вызвал панику в городе, местные газеты требовали судить проказников, парламент Нового Южного Уэльса даже поднимал вопрос о повышении обороноспособности гавани, однако хватило возмещения ущерба и публичного извинения от Уайт Стар Лайн. Но как оказалось, это не стало концом карьеры Чарльза Лайтоллера, в некотором смысле даже наоборот: за то, что он сам взял ответственность за инцидент на себя лично и не согласился сдать соучастников, он был переведён на северо-атлантические линии, что можно было рассматривать как повышение.
Проработав несколько лет на судах «Маджестик» и «Океаник», Чарльз зарекомендовал себя способным моряком и продвинулся по службе от третьего до первого помощника. В это время к своему первому плаванию готовился новый пассажирский лайнер — «Титаник». Чарльз был приглашён первым помощником на время испытательных плаваний, а позже, из-за перестановки в экипаже, он утверждается на должность второго помощника.
В ночь на 14 апреля 1912 года, Чарльз Лайтоллер нёс последнюю вахту перед столкновением с айсбергом. В назначенный час его сменил Уильям Мэрдок, но в тот момент, когда Чарльз уже ложился спать, он почувствовал резкий удар. Вскоре он, вместе с другими офицерами, был вызван на мостик и узнал судьбу судна. Он сразу приступил к эвакуации пассажиров с левого борта, очень тщательно придерживаясь правила: «в первую очередь женщины и дети», в результате чего множество мест в шлюпках были незаполнены, так как желающих покидать кажущийся более безопасным Титаник в первые моменты крушения было мало и Лайтоллер отправлял шлюпки полупустыми, не позволяя садиться в них мужчинам. Мужчины садились в шлюпки на левом борту только если нужны были гребцы. В какой-то момент он даже пригрозил оружием занявшим лодку мужчинам. Спасательных шлюпок заметно не хватало, и Чарльз с другими офицерами отправились за лёгкими складными шлюпками Коллапсибл. В тот момент, когда Лайтоллер освобождал складную шлюпку Б, «Титаник» резко стал уходить под воду. Спрыгнув с корабля, Чарльз вначале инстинктивно направился в сторону марса, торчавшего из воды, но вспомнив, что находиться рядом с кораблём в то время, как он тонет, опасно, попытался отплыть в сторону. Чудом избежав засасывания в вентиляционную шахту, он доплыл до складной шлюпки Б, которая плавала вверх дном. Оторвавшаяся и упавшая в океан рядом с ним труба «Титаника» отогнала шлюпку дальше от тонущего судна и позволила ей оставаться на плаву. Всего на перевёрнутой шлюпке оказалось 30 человек, Лайтоллер пытался их как-то организовать, но тщетно. К рассвету их подобрали шлюпки с корабля «Карпатия», к тому времени на Коллапсибл Б оставалось уже 27 человек. Это были последние спасённые пассажиры «Титаника», Лайтоллер помогал поднимать пассажиров и сам взошёл на борт последним.
Как старший по званию среди выживших, Лайтоллер был основным свидетелем во время обоих расследований — в Великобритании и в США. Несмотря на такие явные нарушения со стороны «Уайт Стар Лайн» как: отсутствие биноклей для вперёдсмотрящих, движение на пределе скорости, да и просто сам факт ночного перехода в акватории полной айсбергов — Лайтоллер всё же стоял на позиции невиновности «Уайт Стар Лайн». По его словам — более спокойного моря он не видел в жизни, очень сложно было увидеть приближающийся айсберг без белых бурунов у его основания.
Особо стоит отметить те рекомендации, которые Лайтоллер предложил по результатам этой катастрофы. Количество шлюпок, которое раньше рассчитывалось по тоннажу корабля, теперь предлагалось считать по количеству пассажиров и членов экипажа на борту. Кроме того, Лайтоллер рекомендовал проводить время от времени тренировки по использованию спасательных шлюпок и в целом проводить инструктаж о том, к каким шлюпкам приписан тот или иной пассажир. Круглосуточная радиосвязь с каждым судном и постоянное транслирование сигналов об опасных, с точки зрения погодных условий, районах тоже стали общим правилом по завершении расследования катастрофы «Титаника».
По завершении расследований, в 1913 году, Лайтоллер вернулся в «Уайт Стар Лайн» первым офицером на корабле «Океаник». В августе 1914 года, после начала первой мировой войны, «Океаник» был переоборудован во вспомогательный крейсер, а Лайтоллер получил звание лейтенанта ВМФ Великобритании. Основной задачей «Океаника» было патрулирование морской зоны вокруг Шетландских островов. Но «Океаник» был слишком велик для этой акватории и в итоге сел на мель недалеко от острова Фула. Лайтоллер в этот момент опять отдыхал в своей каюте, и снова ему пришлось аврально принимать командование эвакуацией. Через три недели «Океаник» разломился и окончательно затонул во время шторма.
Чарльз Лайтоллер был переведён на корабль «Кампания» — пассажирский лайнер, переоборудованный в один из первых авианосцев, где работал рекогносцировщиком на одном из самолётов. В июне 1915 года, во время манёвров неподалёку от Исландии, Чарльз Лайтоллер был на борту единственного самолёта, сумевшего подняться в воздух — первого в мире морского самолёта, сумевшего засечь флот «противника».
К рождеству 1915 года Лайтоллер, наконец, сам стал капитаном судна — торпедной лодки HMTB 117. В июле 1916 года Чарльз командовал успешной атакой на дирижабль Zeppelin L31, за что был награждён крестом «За выдающиеся заслуги» и продвижением по службе до капитана эскадренного миноносца «Фэлкон». Правда, в апреле 1918 года из-за случайного столкновения с траулером «Фэлкон» затонул. Вновь Лайтоллер был разбужен по тревоге и был вынужден заниматься эвакуацией экипажа, как и ровно 6 лет назад.
По прибытию в порт, Лайтоллер вновь был назначен капитаном, в этот раз эсминца «Гэрри». В июле 1917 года «Гэрри» провёл успешный таран немецкой подводной лодки UB-110, правда в процессе тарана нос эсминца серьёзно пострадал и кораблю пришлось возвращаться около ста миль в порт задним ходом. За это столкновение Лайтоллер был награждён вторым крестом «За выдающиеся заслуги» и повышением до lieutenant-commander (соответствует капитану 3-го ранга).
К концу Первой Мировой войны он дослужился до ранга commander (капитан 2-го ранга), но, вернувшись в «Уайт Стар Лайн», Лайтоллер с сожалением узнал, что политика компании изменилась и, чтобы поскорее забыть катастрофу «Титаника», офицеров с него старались держать на запасных позициях. В связи со сложившейся ситуацией Чарльзу Лайтоллеру пришлось подать в отставку, после более чем двадцатилетней службы.
Во времена великой депрессии ему пришлось заниматься самыми разными делами, от спекуляции с недвижимостью до разведения цыплят. В это же время он издал биографическую книгу «Титаник и другие корабли» (англ. Titanic and Other Ships). Но совсем отказаться от мореплавания он тоже не мог и купил, а затем переоборудовал личную яхту «Сандауэр». Стоит отметить, что во время Второй мировой войны, 66 летний Лайтоллер вызвался помочь в эвакуации союзных войск из Дюнкерка и смог спасти 130 человек, притом что яхта не вмещала больше 21го. После Дюнкерка Лайтоллер вызвался служить во флоте, но Королевский Флот Великобритании поставил его в резерв, в Управление малых судов.
В 1946 году, в возрасте 72 лет, Лайтоллер был демобилизован, после чего занялся изготовлением катеров для лондонской речной полиции. Чарльз Лайтоллер скончался 8 декабря 1952 года, во время великого смога в Лондоне. Был кремирован в крематории Мортлэйк, Лондон. Яхта «Сандауэр» и некоторые личные вещи помещены в музей Рамсгэйт.
В 1903 году, во время рейса в Сидней он встретил будущую жену, с которой прожил 49 лет. У них было пятеро детей, младший сын — Брайан, пилот Королевских военно-воздушных сил Великобритании, погиб во время воздушного налёта на Вильгельмсхафен, в самый первый день войны. Старший сын, Роджер — погиб во Франции в последние недели войны.