Чарли родился 10 апреля 1980 года в английском городе Ньюкасл-апон-Тайн. Чарльз был вторым ребенком в семье, помимо него родители воспитывали его старшего брата. Когда мальчику едва исполнилось два года отец и мать развелись. Чарли остался с матерью и по его признанию, она отлично справлялась с ролью матери-одиночки.
В кино он попал совершенно случайно. Во время посещения обувного магазина он активно дурачился, и был замечен другим посетителем бутика, менеджером детского британского телевизионного шоу Байкер-гроув (1998). Он получил приглашение на участие в проекте. Его первой актерской работой стала роль Джейсона в трех эпизодах шоу. Затем он снялся в телесериале «Близкие друзья» (1999-2000) и фильме «Что произошло с Гарольдом Смитом?» (2000).Окончив съемки в обоих проектах, Ханнем оставил Великобританию и переехал в Лас-Вегас. В ходе очередного кастинга на роль в фильме «Бухта Доусона» Чарльз познакомился с актрисой Кэтрин Таун, которая также принимала участие в прослушивании. Пара начала встречаться, и по прошествии четырех недель влюбленные отправились в Лас-Вегас, где состоялось их бракосочетание. Столь головокружительный роман не продержался дольше трех лет, в 2002 году молодые люди подали документы на развод.
Следующей киноработой актера стал молодежный телесериал Джеймса Уитмора младшего «Молодые американцы» (2000). Его партнерами по фильму стали Кейт Босворт и Марк Фамиглетти. В следующем году вышла еще одна студенческая комедия. На этот раз фильм назывался «Неопределившиеся» (2001), и его созданием занимались сразу несколько режиссеров Грег Моттола, Джон Гамбург и Джей Чандрашекхар. Вместе с Кэти Холмс, известной благодаря своей роли в сериале «Бухта Доусона», Чарльз сыграл в детективном триллере Стивена Гейгана «Покинутый» (2002). В 2002 году Ханнем был утвержден на главную роль в мелодраме Дугласа МакГрата «Николас Никлби» (2002). Фильм был экранизацией романа англичанина Чарльза Диккенса, и основные персонажи являлись английскими подданными. Актера на роль Николаса режиссер все еще искал даже когда все прочие роли были распределены. Но в момент встречи с Ханнемом МакГрат мгновенно осознал, что актер найден и поиски можно не продолжать. Как ни странно, урожденному англичанину Чарльзу все же пришлось брать уроки с тренером диалекта, так как на протяжении нескольких предыдущих лет он жил исключительно на территории Соединенных Штатов и старательно работал над американским произношением, так как получить работу актеру без акцента было гораздо легче. В итоге фильм был удостоен премии «Золотой глобус». Затем Ханнем получил небольшие роли в военной драме «Холодная гора» (2003) и фантастическом фильме «Дитя человеческое» (2006). Наиболее успешным проектом стал фильм «Хулиганы Зеленой улицы» (2005), рассказывающий о футбольных фанатских группировках. Партнером по съемочной площадке стал Элайджа Вуд. Со временем картина приобрела статус культовой в узких кругах.
Настоящий успех к актеру пришел после того, как он получил главную роль в успешном телесериале «Сыны анархии» (2008-2014). После этого на актера стали больше обращать внимание и чаще приглашать на главные роли. В 2012 году он сыграл одну из главных ролей в криминальной драме «Чёрный дрозд» (2012), а в 2013 – главную роль в фантастическом боевике Гильермо дель Торо «Тихоокеанский рубеж» (2013).
Окончив съемки в «Сынах анархии», Чарли снова поработал с дель Торо в фильме ужасов «Багровый пик» (2015). В 2016 году актер исполнил главную роль в приключенческой драме «Затерянный город Z».
В 2017 году актер впервые поработал с режиссёром Гаем Ричи, сыграв в главной роли в фильме «Меч короля Артура» (2017). Затем Чарли исполнил главную роль в фильме «Мотылек» (2017). В 2019 году ему достались лишь второстепенные роли в фильмах «Тройная граница» (2019) и «Подлинная история банды Келли» (2019). В 2020 Чарли снова довелось поработать с Ричи в криминальной комедии «Джентльмены» (2020). Хоть он исполнил роль второстепенного персонажа, но он получился весьма запоминающимся. В данный момент ожидается появление Чарли в главной роли в боевике «Уолдо», где вместе с Чарли сыграет Мэл Гибсон.
