Emmanuelle Charpentier nació en 1968 en Juvisy-sur-Orge, Francia y estudió bioquímica, microbiología y genética en la Universidad Pierre y Marie Curie de París. En 1995 consiguió su doctorado en el Instituto Pasteur en microbiología, donde investigó los mecanismos genéticos y moleculares de resistencia a los antibióticos. Luego se trasladó a Estados Unidos. Durante esos años Charpentier investigó sobre temas relacionados con su tesis, como los elementos móviles en bacterias del género Streptococcus y la resistencia a antibióticos (lo que le permitió una primera coautoría en un trabajo publicado en Nature en 1999 , pero también exploró otros temas más alejados, como la regulación del crecimiento del pelo en ratones.
En 2002 regresó a Europa para liderar su propio laboratorio, primero como Profesora Ayudante Doctor (hasta 2004) y luego como Profesora Titular por la Universidad de Viena, en los famosos Max Perutz Labs.
En 2009 llegó a la Universidad de Umeå, en Suecia, e hizo un descubrimiento junto con Jennifer Doudna que le permitió transformar el estudio y la manipulación del ADN.
Gracias a este avance, Charpentier ha recibido múltiples premios internacionales como el Premio Nobel de Química en 2020. Además, ha ganado el Premio Princesa de Asturias de la Investigación Científica y Técnica, el Kavli Prize, entre otros. En 2015 aceptó la oferta de la Sociedad Max Planck para dirigir el nuevo Instituto Max Planck de Biología de la Infección en Berlín, donde continúa trabajando al día de hoy, además de seguir trabajando en el campo de la biología molecular y la medicina genética.
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