Charlie Cox se narodil jako páté dítě. Navštěvoval Ashdown House, přijali ho na divadelní školu Sherbon School v Dorsetu. Poté studoval divadelní školu Bristol Old Vic Theater School. V roce 2007 si zahrál Tristana Thorna ve filmu Hvězdný prach. Údajně uzavřel přátelství s Claire Danes během focení k filmu. V brzké době se chystá na natáčení filmu Kameny osudu. V současné době Charlie žije v Londýně s bratrem a psem Dickonsem.