Родился в семье выходцев из Франции. Его отец, Маттиас Адольф Шарлемон был художником-миниатюристом, портретистом. Младший брат Эдуарда, Гуго Шарлемон (1850—1939), также известный художник-импрессионист.
Ещё в детском возрасте, помогал своему отцу в изготовлении миниатюрных портретов. Поступил в Венскую академии художеств.
В возрасте пятнадцати лет Э. Шарлемон в первый раз выставил свои работы в венской Академии искусств.
Ученик профессора академии Энгерта. В этом же возрасте его наняли преподавать живопись в женской гимназии.
Художник Г. Макарт обратил внимание на его выдающееся дарование и взял к себе в мастерскую.
Проработав в ней некоторое время, Э. Шарлемон, благодаря содействию Макарта, получил возможность отправиться для своего усовершенствования в Италию. Посетив главные города этой страны, он довольно долго жил в Венеции, а потом путешествовал по странам Центральной Европы, несколько раз побывал в Германии и наконец поселился в Париже, где жил в течение следующих тридцати лет. В Париже, художник несколько раз получал первый приз в Парижском Салоне, на ежегодной выставке французской Академии изящных искусств. В 1899 году Шарлемон был удостоен золотой медали на Всемирной выставке в Париже.
Творчество
Живопись Э. Шарлемона отражает определённое влияние Г. Макарта, но отличается от неё менее изысканной красочностью рисунка и более сдержанной эффектностью красок.
Одна из самых известных картин художника — «Хранитель сераля» (ныне в коллекции Художественного музея Филадельфии). Наиболее известные его картины — «Антиквария» (1872), две сцены из сказки «Снегурочка», «Четыре времени года» и «Четыре поры дня» в виде детских фигур (восемь плафонов в доме барона Либиха, в Рейхенберге) и плафон для одного салона в Лондоне. Особенно хороши его портреты детей.
Известен также своими работами в области монументальной живописи, в частности, росписями. Создал три росписи в венском Бургтеатре общей длиной около 55 метров.