Hijo de un reputado publicista, Charlie Cox se crió en una familia católica en East Sussex. Estudió en colegios de impecable reputación soñando con convertirse un día en un actor famoso. Para conseguir su sueño se matriculó en el Bristol Old Vic Theatre School, donde aprendió el oficio antes de dar el salto a la pantalla grande allá por 2003 con un breve papel en el filme El punto sobre la i. El mercader de Venecia o Casanova lo pusieron en órbita, y tras un episódico flirteo con el cine español, en la cinta de Vicente Aranda Tirante el Blanco, Cox fue elegido para protagonizar Stardust, cuyo éxito internacional le regaló finalmente el reconocimiento de crítica y público. Desde entonces ha seguido acumulando méritos en películas como Encontrarás dragones, donde daba vida al fundador del Opus Dei, o series del calibre de "Downton Abbey".