Se matriculó en la escuela de derecho en París cuando tenía dieciocho años, pero se retiró después de un semestre. Se dice que en un principio su vocación fue la pintura y que se trasladó a Italia para estudiar. Allí conoció hacia 1665 al compositor Giacomo Carissimi, que influyó en él de tal manera que decidió dedicarse a la música. Permaneció en Roma durante varios años estudiando composición. También se sabe que estuvo en contacto con el poeta-músico Charles Coypeau d'Assoucy, que estaba componiendo para la Embajada francesa en Roma.

Marc Antoine Charpentier joven

Inmediatamente a su retorno a Francia, en 1668, Charpentier sirvió a Marie de Lorraine, duquesa de Guise, como cantante, director de música y compositor de obras sacras y escénicas. Durante los siguientes diecisiete años compuso una cantidad considerable de obras vocales para ella, entre ellos las escenas de Salmo, himnos, motetes, un Magnificat, una misa para el entierro de su sobrino Louis Joseph, Duque de Guisa, y una sucesión de oratorios italianizantes con textos latinos no-litúrgicos. (Charpentier prefirió el canticum latino al término italiano, oratorio). A lo largo de los años 1670, la mayor parte de estas obras eran para tríos. El trío usual eran dos mujeres y un bajo cantante, más dos instrumentos tiple y continuo; pero cuándo la presentación en la capilla de una comunidad monacal masculina requería voces masculinas, escribiría para un contra-tenor (posiblemente él mismo), un tenor y un bajo, además de varios instrumentos.

Después que Molière peleó con Jean-Baptiste Lully en 1672, Charpentier había empezado a escribir música para el teatro hablado de Molière. Colaboró con él y trabajó frecuentemente con la Comedie Française. Charpentier escribió para Molière la música de espectáculos como “El enfermo imaginario” y “El misántropo”. Después de la muerte de Molière en 1673, Charpentier continuó escribiendo para los sucesores del dramaturgo, Thomas Corneille y Jean Donneau de Visé.

En 1679 Charpentier se dedicó exclusivamente a componer para el hijo de Luis XIV, el Delfín. Escribiendo principalmente para la capilla privada del príncipe, compuso piezas devotas para un pequeño conjunto compuesto de músicos reales. A comienzos de 1683, cuando se le otorgó una pensión real, Charpentier recibió el encargo de escribir para los eventos de la corte, como la procesión anual de Corpus  Christi. En abril de ese año se encontraba tan enfermo que se tuvo que retirar de la competencia para el cargo de vice maestro de la capilla real.

Edición  discográfica de dos oratorios de Marc Antoine Charpentier

Posteriormente, hacia 1680, Mlle. de Guise aumentó el tamaño del conjunto, hasta que incluyó 13 intérpretes y un maestro cantando.  Durante sus diecisiete años al servicio de Mlle. de Guise, Charpentier no era el "director" del conjunto de Guise, a pesar de lo que se afirma a menudo. El director era un caballero de la corte de Guise, músico aficionado y latinista llamado Philippe Goibaut, llamado familiarmente Monsieur Du Bois. Durante sus años de servicio para Mlle. de Guise, él compuso también para Mme. de Guise, prima de Luis XIV. Hacia fines de 1687 Mlle. de Guise estaba muriendo.

Desde fines de 1687 hasta 1698 Charpentier sirvió como maître de musique de los Jesuitas, trabajando primero para su colegio Louis-le-Grand (para el que escribió “David et Jonathan” y luego para la iglesia de St. Louis. Una vez que se trasladó a St. Louis, Charpentier dejó virtualmente de escribir oratorios y en cambio escribió principalmente escenas musicales de salmos y otros textos litúrgicos como las "Letanías de Loreto". Durante sus años en St. Louis, sus trabajos tendieron a ser para grandes conjuntos que incluían a cantantes pagados de la Ópera Real. Además, durante estos años Charpentier sucedió a Étienne Loulié como maestro de música de Philippe, Duque de Chartres.

Charpentier se hizo maître de musique de la Sainte-Chapelle Royal de París en 1698, un puesto que sostuvo hasta su muerte en 1704. Uno de sus composiciones más famosas durante su tenencia fue la Misa "Assumpta Est María". . De hecho, virtualmente ninguna de las composiciones de Charpentier de 1690 a 1704 ha sobrevivido, porque cuando el maître de musique murió, la administración real confiscó rutinariamente todo lo que había escrito para la Capilla. Si bien Luis XIV le ofrecía una pequeña pensión, jamás llegó a ocupar un puesto en la corte, probablemente como consecuencia de las intrigas de Lully. Años después de su muerte, en 1727, sus manuscritos pasaron a la biblioteca real.

Durante su vida, e incluso después, fue considerado por muchos como el igual, si no superior, de su contemporáneo Lully; en todo caso, fue el más distinguido compositor francés de su era. Charpentier realizó en su obra la síntesis de las tradiciones italiana y francesa, sobre todo en el ámbito de la música vocal sacra, a la que pertenece su célebre “Te Deum”. Sobresalió también en la ópera, faceta en la dejó títulos como “Les arts florissants” (1673), “Acteón” (1690) y “Medée” (1693). En 1727 los herederos de Charpentier vendieron sus manuscritos autógrafos (28 volúmenes de folios) a la Biblioteca Real (hoy, Bibliothèque Nationale de France).