Diplômée du Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris, Charlotte Gauthier commence sa carrière de chef de chant en 2012 à l'Opéra de Sofia sur une production de Werther dirigée par Giuseppe Sabbatini. Elle travaille ensuite pour le Théâtre du Châtelet ; Sunday in the park with George (dir. David Charles Abell), My fair lady (dir. Jayce Ogren), Into the woods (dir. David Charles Abell), A flowering tree (dir. Jean-Yves Ossonce), Il Re Pastore (dir. Jean-Christophe Spinosi), Singin' in the rain (dir. Gareth Valentine puis Stephen Betteridge), Kiss me Kate (dir. David Charles Abell), 42nd Street (dir. Gareth Valentine)...

Radio France fera appel à elle pour, entre autres, accompagner le choeur au concert d'inauguration du nouvel auditorium autour d'un répertoire d'opérette et de chansons françaises sous la direction de Stéphane Petitjean.

En 2016, sa rencontre avec l'Orchestre Pasdeloup l'amènera à se produire à la Philarmonie de Paris aux côtés de la chanteuse Liz Callaway lors du concert American Dreams.

Pour la saison 2017/2018, Charlotte est chef assistante et pianiste sur la production de Grease au Théâtre Mogador, participe à la reprise de Singin' in the Rain au Grand Palais et joue aux côtés de Catherine Lara au Théâtre du 13e art pour le spectable Bô.

Elle retrouve le Théâtre Mogador pour la saison 2018/2019 en tant que chef assistante et pianiste pour la production de Chicago. Elle fait ses premiers pas à l'Opéra Bastille en novembre 2018 pour la production de Cendrillon de Prokoviev sous la direction de Vello Pähn. Au début de l'année 2019, elle rejoint l'équipe du Théâtre Marigny pour la production de Marry me a little de Sondheim.