John Charles Carter néven látta meg a napvilágot az Illinois állambeli Wilmette-ben, angol és skót felmenőkkel rendelkező családban. Még gyermek volt, amikor szülei elváltak, a Heston anyja új férjének neve volt. A Chicagóhoz közeli Winnetka városkában idilli körülmények között nőtt fel. Középiskolásként csatlakozott egy színházi programhoz, 1941-ben főszerepet játszott az Ibsen Peer Gynt című darabjából készült amatőr 16 milliméteres némafilmben.
Még ugyanebben az évben ösztöndíjasként felvételt nyert a Northwestern Egyetem színészképzésére. A második világháború alatt két évig az Aleut-szigeteki légierőbázison szolgált. Leszerelése után megnősült, feleségével hollywoodi sztárokra nem jellemző módon egészen haláláig boldog házasságban élt. Feleségével előbb New Yorkban művészek modelljeként dolgoztak, majd egy évig Észak-Karolinában, Ashville városában próbálkoztak színházuk vezetésével.
Immár Charlton Heston művésznéven 1948-ban kapta első, mellékszerepét Shakespeare Antonius és Kleopátra című darabjában a Broadway-n. Ezután számos tévésorozatban játszott, köztük volt az ötvenes évek egyik legnépszerűbb drámasorozata, a Studio One is. Ekkoriban figyelt fel rá Hal B. Wallis filmproducer, 1950-ben tőle kapta első jelentős filmszerepét a – Heston által később nem túl sokra tartott – Dark City című krimiben.
A délceg, férfias, 191 centi magas fiatal színész alakítása megtetszett a rendező Cecil B. DeMille-nek, aki főszerepet osztott rá az 1953-ban Oscar-díjat nyert A földkerekség legnagyobb show-ja című drámában. A rendező 1956-os Tízparancsolat című monumentális drámájában Mózest alakította, Hestont ekkor jelölték először a Golden Globe-díjra. 1958-ban Gregory Peck oldalán játszott az Idegen a cowboyok között című westernben, majd a mára klasszikus remekműnek tartott, Orson Welles által rendezett A gonosz érintésében remekelt. A következő évben ismét visszalépett a bibliai eposzok világába, ezúttal William Wyler kérte fel a Ben-Hur főszerepére. A 11 Oscar-díjjal jutalmazott, kasszasikernek bizonyult eposz főszerepéért Heston megkapta a legjobb férfi főszereplőnek járó díjat.
Sophia Loren oldalán játszott az 1961-es El Cid című filmben, ezt követte Nicholas Ray 1963-as 55 nap Pekingben című történelmi filmje. A világ legszebb története: A Biblia (1965) című történelmi eposzban Keresztelő Jánost alakította, majd Michelangelo szerepét kapta meg Irving Stone Agónia és extázis című regényének filmváltozatában.
Franklin J. Schaffner őt kérte fel a kultikussá vált sci-fi, A majmok bolygója (1968) főszerepére, majd a két évvel későbbi folytatásban is kapott egy kisebb szerepet. Kétszer alakította Andrew Jackson amerikai elnököt, először az Az elnök asszonya című 1953-as filmben, majd öt évvel később A kalóz című kalandfilmben. 1970-ben a Julius Caesar című Shakespeare-adaptációban Marcus Antoniust alakította, két évvel később saját rendezésében és főszereplésével Angliában az Antonius és Kleopátra című tragédiát vitte filmre, de ez olyan ledorongoló kritikát kapott, hogy Amerikában be sem mutatták. Kitűnő alakítást nyújtott viszont Richelieu bíborosként A három testőr, avagy a királyné gyémántjai (1973) és A négy testőr, avagy a Milady bosszúja (1974) című kosztümös filmekben. A hetvenes években szerepelt többek között az Airport’75 és a Földrengés című katasztrófafilmben, A midwayi csata című háborús eposzban. Hazánkban is megfordult, a Koldus és királyfi című Mark Twain-regény filmadaptációjának forgatásán. Heston egyszer egy interjúban tréfásan azt mondta: „Három elnököt, három szentet és két zsenit játszottam. Ha ez nem okoz egóproblémát, akkor semmi”.
A hetvenes évek végétől egyre ritkábban jelent meg a filmvásznon, de visszatért a színpadra, majd a nyolcvanas évektől a televízióba is, feltűnt többek között a Chiefs és a The Colbys sorozatokban. 1982-ben fiával, Fraser C. Hestonnal rendezte az Arany és szenvedély című kalandfilmet. Az 1990-es években is dolgozott, gyakrabban szerepelt a televízióban, de alkalmanként a filmvásznon is feltűnt olyan filmekben, mint a Két tűz között (1994), Kenneth Branagh Hamletje (1996) vagy a Gideon (1998).
Híres volt arról, hogy szerepeire hosszan és keményen készült, Mózes megformálásához az Ószövetségből memorizált részleteket, Michelangelo több száz levelét olvasta el, hogy teljes képet kapjon a reneszánsz művész személyiségéről. A kaszkadőrök helyett is vállalt veszélyes mutatványokat, a Ben-Hur híres fogathajtó jelenetének egy részét vele vették fel. 1966 és 1971 között ő volt a Screen Actors Guild elnöke.
Az 1960-as években támogatta a feketék egyenjogúságáért küzdő polgárjogi mozgalmat, ellenezte a vietnami háborút, és komolyan fontolgatta, hogy demokrata színekben induljon a szenátusi választáson. A hetvenes évek végétől nézetei egyre konzervatívabbá váltak, a republikánus párt bejegyzett támogatója lett, 1981-ben Ronald Reagan őt nevezte ki a művészetekkel és bölcsészettudományokkal foglalkozó elnöki munkacsoport társelnökévé. Ekkor már lelkesen támogatta a fegyverlobbit, 1998-tól öt évig a Nemzeti Fegyverszövetség (NRA) elnöke volt. 2002-ben Michel Moore Kóla, puska, sültkrumpli című dokumentumfilmjében az akkor már Alzheimer-kórral küzdő Hestonnal is interjút készített, aki a provokatív kérdések miatt egyszerűen felállt és elsétált.
A színész utoljára 2003-ban jelent meg a nyilvánosság előtt, amikor átvette a legmagasabb amerikai polgári kitüntetést, az Elnöki Szabadságérmet. Charlton Heston 83 éves korában, 2008. április 5-én hunyt el otthonában tüdőgyulladás következtében.
Nyitóképen Charlton Heston A majmok bolygója második részében. Fotó: Collection ChristopheL via AFP / Twentieth Century Fox