Charlie Matthew Hunnam urodził się w Newcastle upon Tyne w Anglii, w Wielkiej Brytanii. Jego matka była artystką, ojciec zaś zajmował się skupem złomu. Ma jednego starszego brata i dwóch młodszych przyrodnich braci, wobec których od zawsze był bardzo opiekuńczy. W młodości grał w rugby. Gdy miał 17 lat został "odkryty" podczas zakupów świątecznych, dzięki czemu zadebiutował na ekranie w młodzieżowym serialu "Byker Grove". Przez krótki okres pracował także jako model, jednak postanowił skupić się na aktorstwie — dlatego też wkrótce przeniósł się do Los Angeles w Kalifornii, w USA. 

Jego pierwszą główną rolą była postać 15-letniego geja w serialu nagranym przez Channel 4 pod tytułem "Queer As Folk". Na dużym ekranie zaistniał w roli psychopatycznego i przerażającego byłego chłopaka Katie Holmes w thrillerze pod tytułem "Porzucona". Następnie wcielił się w tytułową postać młodzieńca, który po śmierci ojca musi nagle pożegnać się z dostatnim i beztroskim życiem, w ekranizacji powieści Karola Dickensa "Nicholas Nickleby" — film uzyskał nominację do nagrody Złotego Globu w kategorii Najlepszy Film: film komediowy lub musical. Wystąpił jako jeden z okrutnych członków bandy rabusiów w melodramacie "Wzgórze nadziei", obok takich gwiazd jak Jude Law, Nicole Kidman, Renée Zellweger i Natalie Portman. Kolejnym ważnym filmem w początkach jego kariery był "Hooligans", gdzie wcielił się w postać Pete'a Dunhama, fanatycznego kibica piłki nożnej. U jego boku zagrał Elijah Wood. 

Hunnam określił swoją rolę w filmie "Ludzkie dzieci" jako ostatnią część "trylogii szaleńców": pierwszą i drugą częścią miały być według niego obrazy "Wzgórze nadziei" i "Hooligans". Jego występ jako Pete Dunham docenił Kurt Sutter, który dzięki temu dał mu angaż w tworzonym przez siebie serialu: "Synowie Anarchii". 

"Pacific Rim", "Crimson Peak. Wzgórze krwi", "Zaginione Miasto Z", "Król Artur: Legenda miecza" — to kolejne znane i popularne filmy, w których Hunnam zagrał główne role. Na planie "Dżentelmeni" ponownie współpracował z reżyserem Guy Ritchie.

Ostatnie lata w karierze Hunnama to praca w takich produkcjach, jak "Shantaram"czy "Rebel Moon" (część pierwsza i druga). W maju 2024 roku zostało ogłoszone, że Hunnam wcieli się w rolę Leo w adaptacji komiksu "Criminal" Eda Brubakera i Seana Phillipsa.