Puth urodził się i wychował w Rumson w New Jersey jako syn Debry Goldstein i Chucka Putha. Jego ojciec ma niemieckie korzenie, zaś matka jest Żydówką. Ma dwójkę rodzeństwa: Stephena i Mikaelę. W 2010 roku Puth ukończył Rumson-Fair Haven Regional High School. W siódmej klasie, po ukończeniu nauki w Count Basie Theatre, zaczął uczęszczać do Manhattańskiej Szkoły Muzycznej, w której uczył się w klasie fortepianu jazzowego oraz klasycznego. W 2013 roku ukończył naukę w Berklee College of Music...

Puth urodził się i wychował w Rumson w New Jersey jako syn Debry Goldstein i Chucka Putha. Jego ojciec ma niemieckie korzenie, zaś matka jest Żydówką. Ma dwójkę rodzeństwa: Stephena i Mikaelę. W 2010 roku Puth ukończył Rumson-Fair Haven Regional High School. W siódmej klasie, po ukończeniu nauki w Count Basie Theatre, zaczął uczęszczać do Manhattańskiej Szkoły Muzycznej, w której uczył się w klasie fortepianu jazzowego oraz klasycznego. W 2013 roku ukończył naukę w Berklee College of Music w Bostonie w Massachusetts.

We wrześniu 2009 roku Puth zaczął publikować swoje nagrania muzyczne w serwisie YouTube. W grudniu 2010 roku wydał niezależnie swoją debiutancką płytę studyjną zatytułowaną The Otto Tunes. W tym czasie, gdy jego kariera dopiero nabierała rozpędu, artysta miał w zwyczaju rozdawać na koncertach swój prywatny numer telefonu. Jak twierdzi muzyk celem tego zabiegu było uzyskanie lepszego kontaktu z fanami.

W 2011 roku razem z Emily Luther, koleżanką z Berklee College of Music, nagrał swoją wersję przeboju Someone Like You z repertuaru Adele. Nowa wersja piosenki wygrała konkurs coverowy organizowany przez Pereza Hiltona. W październiku duet podpisał kontrakt z wytwórnią eleveneleven założoną przez Ellen DeGeneres. Niedługo potem oboje wystąpili gościnnie w jednym z odcinków talk-show prowadzonego przez DeGeneres. Pod koniec stycznia 2012 roku ponownie pojawili się jako goście muzyczni w programie, tym razem wykonując swoją wersję przeboju Need You Now zespołu Lady Antebellum, a także autorską piosenkę Break Again, którą Puth napisał we współpracy z Robertem Gilliesem. Po pewnym czasie Charlie opuścił eleveneleven i podpisał umowę z wytwórnią Atlantic Records.

W 2013 roku wydał niezależnie swoją drugą płytę studyjną zatytułowaną Ego, a w lutym 2015 roku artysta wydał singiel Marvin Gaye, który nagrał w duecie z Meghan Trainor. W tym samym roku napisał, współpracował i zaśpiewał gościnnie w utworze See You Again razem z Wizem Khalifą. Piosenka znalazła się na oficjalnej ścieżce dźwiękowej do filmu Szybcy i wściekli 7. Numer został napisany w hołdzie aktorowi Paulowi Walkerowi i dotarł do pierwszego miejsca list przebojów w Australii, Austrii, Belgii, Szwecji, Kanadzie, Niemczech, Nowej Zelandii, Szwajcarii, Stanach Zjednoczonych i Francji.

W maju 2015 premierę miał debiutancki mini-album Putha zatytułowany Some Type of Love. W czerwcu tego roku ukazał się także utwór Nothing but Trouble, który piosenkarz nagrał razem z Lil’ Waynem. Piosenka znalazła się na ścieżce dźwiękowej do filmu dokumentalnego 808: The Movie. W sierpniu ruszyła przedsprzedaż jego debiutanckiego albumu studyjnego zatytułowanego Nine Track Mind, który ukazał się 29 stycznia 2016 roku.