Чарльз Шеффилд родился 25 июня 1935 года в городе Кингстон-апон-Халл, Великобритания. Образование он получил в Кембридже, там же защитил диссертацию. А в 1960-х годах переехал в США. Научная карьера Шеффилда была чрезвычайно успешной.
Через некоторое время после переезда Шеффилд становится президентом Американского общества астронавтов и возглавляет корпорацию «Earth Satellite», производящую спутники для фотографирования Земли из космоса.
В период с 1984 по 1986 годы Шеффилд являлся президентом Ассоциации американских писателей-фантастов. Фантастику Чарльз Шеффилд начал публиковать в 1970-е годы. Он дебютировал с рассказом «Какие песни пели сирены» и быстро завоевал репутацию восходящей звезды и продолжателя дела Артура Кларка. Чарльз работал в разных жанрах фантастики. Однако во всех своих работах он неизменно сохранял положительный взгляд на науку как способ решения любых задач. Он считал, что «без научного содержания научная фантастика превращается просто в фэнтези».
Шеффилд был достаточно плодовитым автором: он писал в среднем больше чем по одному крупному произведению в год. Всего Шеффилд выпустил около четырех десятков романов и более 80 рассказов. За роман «Брат драконам» Шеффилд удостоился премии Джона У.Кэмпбелла, а рассказ «Мыслями в Джорджии» был выдвинут одновременно на две премии – «Хьюго» и «Небъюла».
Чарльз Шеффилд скончался 2 ноября 2002 года после тяжелой болезни.