В 13 лет пришла в танцевальный коллектив в Ховманторпе. После окончания школы переезжает в Векшё, где посещает школу исполнительных видов искусства. Она также становится солисткой группы «Kendix». Позже поёт в группе «Anders Engbergs», но выпустив два альбома, уходит из коллетива, присоединившись к ансамблю «Wizex». В 1998 группа была номинирована на шведскую музыкальную премию за альбом «Mot nya m?l», а альбом «Tusen och en natt» стал «золотым». В 1997—1998 Шарлотта также принимала участие в шведской мыльной опере «Vita l?gner» («Белая ложь»), снявшись в 20 эпизодах.
Выиграла «Melodifestivalen» 1999 и затем «Евровидение 1999» в Иерусалиме с песней «Take Me to Your Heaven». После победы на конкурсе «Евровидение» Шарлотта (тогда еще Нильссон) становится знаменитой. Она выступает по всей Европе и Среднему Востоку, а также выпускает свой первый сольный альбом «Charlotte» (1999).
В 2001 году выходит второй альбом «Miss Jealousy», который включает в себя успешный сингл «You Got Me Going Crazy». В 2003 году Шарлотта становится ведущей полуфинала Шведского отбора на Евровидение. В апреле этого же года она принимает участие в шведской постановке «Иисус Христос — суперзвезда». В сентябре выходит сингл «Broken Heart», в июне 2004 года появляется третий альбом «Gone Too Long».
После удачного дебюта её приглашают провести уже полностью весь национальный отбор на «Евровидение 2004», а телеканал TV4 приглашает ее создать собственное шоу. Она организует детскую музыкальную передачу «Super Troupers».
В мае 2007 года Шарлотта принимает участие в «Nordic Preview Show», обсуждая участников «Евровидения 2007» в качестве эксперта от Швеции. До этого она уже была в составе экспертной комиссии в 2005 году.
15 марта во второй раз выиграла «Мелодифестивален», получив право на поездку в Белград на конкурс «Евровидение 2008». 14 марта был снят промо-клип на песню «Hero», а затем прошел промо-тур в поддержку новой песни. Была одним из фаворитов на победу в конкурсе, но заняла только 18 место, набрав 47 баллов. При этом, новый альбом «Hero» занял третье место в чартах Швеции.
После «Евровидения» вместе с композитором Робертом Уэлсом певица приняла участие в шоу «Rhapsody in Rock», позже она выступила на Летних Олимпийских играх в Пекине. Также в Китае вышел её альбом «Hero».
В течение осени Шарлотта работала над рождественским альбомом «Rimfrostjul», который вышел 10 ноября. Она также выступила на нескольких шоу, включая «Sommarkrysset», «Victoriadagen» and «Nationaldagen». 31 октября она была приглашена на шоу «Idol 2008» в качестве судьи. В ноябре и декабре она выступала в Швеции на рождественских концертах с песнями нового альбома. В начале 2009 она побывала с гастролями в Минске и Пекине. В феврале 2009 Вместе с Мартином Стенмарком появилась в 3-м полуфинале «Мелодифестивалена-2009» в клипе «En ny tid» («Новая эра»), по сюжету которого она крадёт статуэтку-награду конкурса.
В июле 2009 певица объявила о своих планах выпустить новый альбом в 2010.
Шарлотта замужем за итальянским ресторатором Николой Ингроссо, братом Эмилио Ингроссо, который в 1993—1996 был женат на ещё одной успешной шведской певице, Пернилле Вальгрен. Никола и Шарлотта решили совместно изменить свою фамилию на Перелли. Они живут в Стокгольме, у них двое сыновей.