Шарлотта Адельгонда Элиза Мария Вильгельмина родилась 23 января 1896 года в коммуне Кольмар-Берг, Люксембург. Дочь великого герцога Люксембургского Вильгельма IV и Марии Анны Португальской.
Шарлотта встала во главе государства 15 января 1919 года после отречения старшей сестры Марии Аделаиды. Во время референдума 28 сентября, касающегося новой конституции, 77,8% населения Люксембурга голосовали за продолжение велико-герцогской монархии. С принятием конституции власть монарха стала четко регламентированной.
В 1921 году Великое герцогство Люксембург вошло в экономический союз с Королевством Бельгией, известный как Бельгийско-Люксембургский Экономический Союз. В качестве валюты Союза принят бельгийский франк, при сохранении ограниченного выпуска люксембургского франка. За экономической депрессией первых послевоенных лет последовал период процветания, но с 1929 года на Люксембург оказал воздействие мировой экономический кризис.
Во время Второй мировой войны правящее семейство покинуло Люксембург незадолго до немецкой оккупации. С 1943 года великая герцогиня Шарлотта обосновалась в Лондоне и откуда управляла Люксембургским правительством. Любимая народом, стала символом сопротивления государства. Вернувшись в страну в апреле 1945 года, совершила поездку по регионам, пострадавшим в войне.
В 1956 году великая герцогиня Шарлотта получила от папы римского Пия XII Золотую розу. Это искусственная роза с лепестками из золота, которой папа римский редко и в исключительных случаях награждает католических принцесс и женщин-монархов.
Великая герцогиня 12 ноября 1964 года отреклась в пользу старшего сына Жана. Последний раз на публике появилась в мае 1985 года на встрече с папой римским Иоанном Павлом II.
Шарлотта Адельгонда Элиза Мария Вильгельмина умерла 9 июля 1985 года. Похоронена в усыпальнице собора Нотр-Дам де Люксембург. С ее смертью прекратила существование Нассауская династия Люксембурга.
Отец - Вильгельм IV (1852-1912), великий герцог Люксембургский с 1905 по 1912 год
Мать - Мария Анна Португальская (1861-1943), инфанта Португалии. Принадлежала к династии Браганса
Муж - Феличе Бурбон-Пармский (1893-1970), принц Пармского. В браке с 6 ноября 1919 года
Дети:
Жан (1921-2019)
Елизавета (1922-2011)
Мария Аделаида (1924-2007)
Мария Габриэлла (род. 1925)
Карл (1927-1977)
Аликс (1929-2019), супруга Антуана, 13-го принца де Линь (1925-2005)