Cuando sus padres se separaron, ingresó en la residencia de Béziers.
Finalizó sus estudios secundarios en Perpiñán, donde su padre trabajaba como notario, y estudió en escuelas de arte en Berlín (1928) y París (1930).
En un principio, fue pintor en los estudios cinematográficos de Joinville, al tiempo que escribía algunas canciones.
Creó un dúo con Johnny Hess hasta 1936, año en que ingresó en el servicio militar. Continuó escribiendo canciones, entre ellas la famosa “Y’a d’la joie”, que Jean Cocteau y Max Jacob hicieron llegar a Maurice Chevalier.
Gracias a esta canción, saltó a la fama y lanzó su carrera. Con la ayuda de este último, debutó en el casino de París, donde obtuvo un enorme éxito. En 1938, le concedieron un premio por su canción “Boum”. Su fama traspasó fronteras y su composición “La mer” (1945) fue utilizada como sintonía por Radio Tokio. Fue compuesta durante la ocupación alemana. Trenet vivía entonces en la llamada zona libre, y el tema le vino a la mente durante un viaje en tren desde su ciudad natal, Narbonne, hasta el puerto mediterráneo de Sète.
Autor de miles de canciones, también escribió novelas y se dedicó a la pintura. En 1979, le concedieron el Gran Premio Nacional de las Artes y las Letras.
Charles Trenet falleció en Créteil el 19 de febrero de 2001, a causa de un derrame cerebral.