Charisma Lee Carpenter nasce a Las Vegas, nel Nevada, il 23 luglio 1970, figlia di Don Carpenter, un negoziante statunitense di origini tedesche e francesi, e di Chris Carpenter, un’operatrice di un rifugio per animali statunitense di origini spagnole. Il suo nome, stando a quanto dichiarato dalla madre, proviene da una marca di un profumo della Avon uscito proprio l’anno della sua nascita. Ha due fratelli più grandi. La sua vita familiare non è stata molto tranquilla poiché i suoi genitori hanno divorziato due volte, la prima nel 1983, e la seconda dopo essersi risposati nel 1996.
Cresce a Las Vegas fino a 15 anni, trasferendosi in seguito con la famiglia dapprima in Messico ed infine a San Diego (in California). A causa di questi trasferimenti frequenta tre diversi licei: la Gorman Catholic High School a Las Vegas, la Bonita High School a San Diego e la School of Creative and Performing Arts, dove si diploma nel 1988. A San Diego, nel 1991, entra a far parte della squadra delle cheerleader dei San Diego Chargers. Conclusi gli studi liceali, viaggia in Europa e si iscrive al college per diventare insegnante di inglese, ma poi decide di trasferirsi a Los Angeles, dove intraprende vari lavori, come cameriera, commessa di videocassette e istruttrice d’aerobica. Dopo un po’ di esperienze lavorative s’iscrive alla scuola di recitazione Playhouse West e, dopo essere stata scoperta da un agente commerciale mentre fa la cameriera, partecipa a numerosi spot pubblicitari e fa diverse apparizioni in serie televisive come Baywatch e Miss Match, ottenendo anche un ruolo in I ragazzi di Malibu. Nel 1991, mentre si trova su una spiaggia di San Diego assieme a due amici, viene aggredita da un uomo armato di pistola. L’uomo, dopo aver sparato, senza ferirli però mortalmente, ad entrambi i ragazzi, tenta di stuprare Charisma. Le vittime riescono a reagire e a sopraffare l’uomo, mettendosi in salvo. L’aggressore si rivelerà essere Henry Hubbard Jr, appartenente alle forze dell’ordine e stupratore seriale, che verrà, in seguito, condannato a 56 anni di prigione. Nel 1997 viene notata dai produttori del telefilm Buffy l’ammazzavampiri, che le propongono di partecipare al provino per il ruolo della protagonista Buffy Summers, ma le viene in seguito assegnato il ruolo di Cordelia Chase, che interpreta dal 1997 al 2003 anche nello spin-off di Buffy, Angel. Dopo Angel, partecipa come guest star a telefilm come Miss Match (2003), Streghe (2004) e Veronica Mars (2005-2006) e ultimamente in Blue Bloods dove recita come guest star in due episodi nella parte di Marianne Romano. Recita parallelamente anche in film per il cinema e la televisione ed esordisce nel 2013 come conduttrice nel programma-documentario Surviving Evil.