Французской фамилией Шарль обязан своему деду-французу. Родился в семье врача и в детстве мечтал, как его кумир детства Альберт Швейцер, ездить по всему миру и помогать людям. Ренье вырос в Страсбурге и Баденвайлере, где его дедушка и бабушка по материнской линии владели отелем Schloss Hausbaden. После самоубийства отца в 1924 году Ренье с матерью и тремя братьями переехал сначала в Хайдельберг, затем в Монтрё на Женевском озере. В 1929 году мать Ренье заболела туберкулёзом, и семья переехала в Давос. На швейцарском курорте Шарль познакомился со многими знаменитостями. Благодаря писателю Альфреду Геншке, известному как Клабунд, Ренье заинтересовался литературой и театром. Лишившись мужа и отца, Ренье оказались в сложном материальном положении. В 1930 году после нескольких переездов мать Шарля решила перебраться в Берлин. В Берлине Ренье познакомился с почти слепым писателем Эрнстом Блассом, он часто навещал его и читал ему книги. Несмотря на бедность, Ренье удавалось изредка брать уроки актёрского мастерства. В 1932 году в Праге Ренье исполнил свою первую роль в кино в узкоплёночном фильме La lettre, повествующем трогательную историю безработного, выигравшего главный приз лотереи, но трагически потерявшего свой лотерейный билет.

В 1933 году, уже при Гитлере, Ренье безуспешно пытался несколько раз сдать вступительные экзамены в Государственную школу драматического искусства. В 1934 году Ренье был арестован за гомосексуализм и направлен в концентрационный лагерь Лихтенбург. Освободился через девять месяцев, подписав обязательство не рассказывать ничего о ужасах концентрационного лагеря. Ренье выехал в Италию и открыл в Портофино небольшую сувенирную лавку, но бизнес не сложился и Ренье вернулся в Берлин.

Первое предложение работы Ренье получил в 1938 году от грайфсвальдского театра. В Грайфсвальде Ренье познакомился с актрисой и певицей Памелой Ведекинд, дочерью драматурга Франка Ведекинда, и женился на ней 21 июня 1941 года. В 1941 году Отто Фалькенберг пригласил Ренье в труппу Мюнхенского камерного театра, в котором Шарль Ренье прослужил до 1958 года.

Кинокарьера Шарля Ренье началась в 1949 году с роли Бертрама в фильме «Зов», снятом Йозефом фон Баки по сценарию Фрица Кортнера. В кино Ренье сопутствовал успех, но актёр не забывал и о театральных постановках. В 1961—1962 годах Ренье состоял в труппе венского Бургтеатра. Шарль Ренье снимался иногда в десяти фильмах в год, часто приглашался на телевидение. Помимо ролей в театре и кино Шарль Ренье сам ставил пьесы, писал сценарии и прославился своими переводами с французского языка сочинений Жоржа Сименона, Жана Кокто, Франсуа Мориака и Сидони-Габриэль Колетт и с английского языка — Уильяма Сомерсета Моэма. В 1980—1990 годы Ренье занимался театром. Вместе со второй супругой Соней Циман Ренье, на которой он женился в 1989 году, до преклонных лет часто гастролировал по Германии, Австрии и Швейцарии и выступал с сольными концертами. Умер от инсульта и был похоронен в Баденвайлере.

В браке с актрисой Памелой Ведекинд у Ренье родилось трое детей: гитарист Анатоль Ренье, актриса Карола Ренье и скрипачка Адриана Ренье.