Charles Ray urodził się 15 marca 1891 roku w Jacksonville w stanie Illinois w Stanach Zjednoczonych.
Karierę artystyczną rozpoczął na scenie teatralnej, jednak prawdziwe uznanie zdobył dopiero po przejściu do filmu w połowie drugiej dekady XX wieku. W początkowym okresie współpracował z Thomasem H. Ince’em, który ukształtował jego ekranowy wizerunek i uczynił z niego jednego z najpopularniejszych aktorów młodego pokolenia. Ray specjalizował się w rolach „chłopaka z sąsiedztwa” – nieśmiałych, ambitnych młodzieńców z prowincji, próbujących odnaleźć swoje miejsce w świecie. Był mistrzem kreowania postaci budzących natychmiastową sympatię swoją prostotą i brakiem manieryzmu, co zapewniło mu ogromną popularność wśród widzów.
W latach 10. i na początku lat 20. należał do największych gwiazd amerykańskiego kina niemego. Występował w licznych popularnych produkcjach, takich jak „The Coward” (1915), „The Pinch Hitter” (1917) czy „The Girl Dodger” (1919), budując pozycję jednego z najbardziej rozchwytywanych aktorów swojej epoki. Jego ekranowy wizerunek idealnie wpisywał się w mit amerykańskiego sukcesu osiąganego dzięki determinacji i ciężkiej pracy.
Punktem zwrotnym w jego karierze była decyzja o przejęciu pełnej kontroli nad własną twórczością. W 1920 roku założył własną firmę produkcyjną i rozpoczął realizację ambitnych projektów, z których najważniejszym był film „The Courtship of Miles Standish” (1923). Ray zainwestował w tę produkcję cały swój majątek, przekraczający pół miliona dolarów – sumę ogromną jak na tamte czasy. Budowa pełnowymiarowej makiety statku Mayflower stała się symbolem jego ambicji, ale i zguby. Film okazał się finansową katastrofą, doprowadzając aktora do bankructwa i gwałtownego upadku jego pozycji w Hollywood.
Po tej klęsce jego kariera nigdy nie odzyskała dawnej świetności. W drugiej połowie lat 20. występował coraz rzadziej, a wraz z nadejściem kina dźwiękowego nie zdołał odnaleźć się w nowych realiach. W latach 30. pojawiał się już tylko w niewielkich, często niewymienianych w czołówce rolach. Pod koniec życia jego sytuacja finansowa była tak trudna, że dawny gwiazdor pracował jako statysta, zarabiając zaledwie kilkanaście dolarów dziennie. W tym okresie próbował również odnaleźć się jako pisarz, publikując m.in. książkę „Hollywood Boulevard” (1935), jednak nie przyniosło mu to większego sukcesu.
W życiu prywatnym był związany z Clarą Malloy, którą poślubił w 1915 roku. Małżeństwo to zakończyło się rozwodem w 1935 roku i para nie miała dzieci.
Charles Ray zmarł 23 listopada 1943 roku w Los Angeles w stanie Kalifornia w wyniku posocznicy (sepsy), która rozwinęła się na skutek infekcji jamy ustnej.
Pozostaje jedną z najbardziej symbolicznych postaci w historii kina niemego – aktorem, którego kariera stanowi przejmujący przykład spektakularnego sukcesu i równie dramatycznego upadku, będącego przestrogą dla kolejnych pokoleń twórców Hollywood.
