Charlie Cox compartió con sus compañeros de la serie "Boardwalk Empire" una nominación al Premio del Sindicato de Actores de la Pantalla al Mejor Reparto en una Serie Dramática en 2012, premio al que volvieron a ser nominados en 2013.

Nació en Londres y estudió en la Escuela de Teatro del Old Vic de Bristol. Debutó en los escenarios del West End en las obras "El amante" y "La colección", ambas de Harold Pinter, dirigidas por Jamie Lloyd en el Comedy Theatre. También protagonizó "El príncipe de Homburg", dirigida por Jonathan Munby en el Donmar Warehouse.

Hizo su debut cinematográfico en la película El punto sobre la I, de Matthew Parkhill, con Gael García Bernal y Tom Hardy, a la que siguieron El mercader de Venecia, de Michael Radford, con Al Pacino y Jeremy Irons, y Casanova, de Lasse Hallström, con Heath Ledger.

Se dio a conocer con el papel de Tristan Thorn en la fantasía de aventuras Stardust, de Matthew Vaughn, con Claire Danes, Robert De Niro y Michelle Pfeiffer.

Otras películas suyas son Encontrarás dragones, de Roland Joffé; Cosas que hacer antes de los 30, de Simon Shore; Glorious 39, con Bill Nighy y Julie Christie, y Stone of Destiny, de Charles Martin.

Fue artista invitado en el primer episodio de "Downton Abbey", y encarnó a Ishmael en la épica miniserie "Moby Dick", de Mike Barker, con William Hurt y Ethan Hawke.

Actualmente rueda la muy esperada serie de Marvel "Daredevil", con Deborah Ann Woll, Vincent D'Onofrio, Elden Henson y Rosario Dawson.