Eduard Charlemont wurde 1848 in Wien, der Hauptstadt des Kaiserreichs Österreich, geboren. Sein Vater, Matthias Adolf Charlemont, war ebenfalls Maler und spezialisierte sich auf das Malen von Miniaturporträts.

Sein jüngerer Bruder Hugo Charlemont (1850–1939) war ein ebenso berühmter impressionistischer Maler. Im Alter von fünfzehn Jahren stellte Charlemont seine Werke erstmals an der Akademie der bildenden Künste Wien aus, wo er Bildende Kunst studierte. Im gleichen Alter wurde auch Eduard Charlemont von einer Mädchenschule als Zeichenlehrer eingestellt.

Nach seinem Abschluss an der Akademie der bildenden Künste Wien bereiste Charlemont viele Länder Mitteleuropas und ließ sich schließlich in Paris nieder, wo er die nächsten dreißig Jahre lebte.

In Paris gewann er mehrmals den ersten Preis des Pariser Salons, einer jährlichen Ausstellung der Französischen Akademie der Schönen Künste (französisch: Académie des Beaux-Arts).

Das berühmteste Werk von Charlemont ist „Der Wächter des Serails“, allgemein bekannt als „Der maurische Häuptling“, und zeigt einen maurischen Schwertkämpfer, der ein Serail bewacht (Teil einer typischen wohlhabenden arabischen Villa, in der Frauen wohnten, wenn Fremde das Haus betraten).

1899 gewann er die Goldmedaille auf der Weltausstellung Exposition Universelle in Paris. Charlemont war auch für seine Wandgemälde bekannt. Er malte drei der Wandgemälde des Burgtheaters (das Österreichische Nationaltheater in Wien und eines der bedeutendsten deutschsprachigen Theater der Welt) mit einer Gesamtlänge von etwa 55 Metern.

Er starb 1906 in Wien.