Urodził się w Evanston w stanie Illinois jako syn Lilli (z domu Charlton) Carter i Russella Whitforda Cartera, operatora młyna[6]. Kiedy miał dziesięć lat, jego rodzice rozwiedli się. Matka wyszła za mąż za Chestera Hestona i Charlton przyjął nazwisko ojczyma. Rodzina przeprowadziła się na przedmieścia Chicago. W wieku szesnastu lat pojawił się na dużym ekranie w tytułowej roli w ekranizacji sztuki Henrika IbsenaPeer Gynt (1941)[7].
Po wojnie Heston z żoną mieszkali w Hell’s Kitchen w Nowym Jorku, gdzie pracowali jako modele artystów. Zafascynowani repertuarem Szekspira i szukając sposobu na dostanie się do teatru, Heston i jego żona Lydia podjęli w 1947 pracę administratorów teatrzyku Thomas Wolfe Memorial Theatre[10] w Asheville w Karolinie Północnej. Pod koniec lat 40. Heston grał na Broadwayu[7].
W 1950 przeniósł się do Hollywood. Zagrał postać Marka Antoniusza w adaptacji szekspirowskiej Juliusza Cezara (Julius Caesar, 1950)[10], zanim został zaangażowany do monumentalnego hollywoodzkiego obrazu Cecila B. DeMille’a, Największe widowisko świata (The Greatest Show on Earth, 1952). Stworzył wybitną kreację Mojżesza w filmie biblijnym DeMille’a Dziesięcioro przykazań (The Ten Commandments, 1956). Wielkim sukcesem była tytułowa rola Judy Ben-Hura, bogatego żydowskiego księcia i kupca z Jerozolimy, w ekranizacji powieści historycznej Lew Wallace’a, Ben Hur (1959), za którą został uhonorowany nagrodą Oscara.
Jego kolejne role biblijne i historyczne to siódmy prezydent USA, Andrew Jackson, w Damie prezydenta (The President’s Lady, 1953) i Bukanierze (The Buccaneer, 1958), Cyd – Rodrigo Díaz de Vivar w kostiumowym dramacie El Cid (1961), Michał Anioł w ekranizacji powieści Irvinga Stone’a, Udręka i ekstaza (The Agony and the Ecstasy, 1965), Jan Chrzciciel w Opowieść wszech czasów (The Greatest Story Ever Told, 1965), brytyjski generał Charles Gordon w Chartumie (Khartoum, 1966), Marek Antoniusz w Juliuszu Cezarze (Julius Caesar, 1970) i swoim debiucie reżyserskim – Antoniusz i Kleopatra (Antony and Cleopatra, 1971), kardynał Richelieu w ekranizacji powieści Aleksandra Dumasa, Trzech muszkieterów (The Three Musketeers, 1973) i sequeluCzterech muszkieterów (The Four Musketeers, 1974) oraz aktor grający króla w ekranowej adaptacji Kennetha Branagha szekspirowskiego Hamleta (1996)[11].
17 marca 1944 poślubił Lydię Marie Clarke. Miał z nią syna Frasera Clarke’a (ur. 1955), który został scenarzystą i aktorem, oraz adoptowaną córkę Holly Ann (ur. 1961).