Diplômée du Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris, Charlotte Gauthier commence sa carrière de cheffe de chant à l'Opéra de Sofia sur une production de Werther dirigée par Giuseppe Sabbatini. Elle travaille ensuite pour le Théâtre du Châtelet et le Théâtre Marigny sur différentes productions avec de grands chefs dont Sunday in the park with George, Into the woods, Singin' in the rain, 42nd Street, Marry me a little, Funny girl...
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 » ainsi qu’à l’Opéra Bastille pour la production de Cendrillon de Prokoviev.
Pendant trois années, elle est pianiste au Théâtre Mogador et dirige les spectacles Grease, Chicago et Ghost. Elle travaille régulièrement avec Opera Fuoco, dirigé par David Stern, autour de divers opéras comme Die Stumme Sérénade, La Rondine, Les Nozze di Figaro...
On peut la voir aux côtés de Catherine Lara pour le spectacle Bô au Théâtre du 13e art ainsi que pour pour sa tournée « Entre la vie et l’amour » (Dôme de Paris, Sarcelles, Strasbourg, Toulouse, Poissy, Montréal, Québec...)
Elle accompagne régulièrement Marie Oppert lors de différents projets et tourne avec Emma Kate Nelson une série de clips sur le toit du Châtelet. Leur collaboration autour du projet Broadway Rhythm aboutira au festival de Lacoste ainsi qu’au célèbre Crazy Coqs à Londres, salle qu’elle retrouvera aux côtés des chanteuses Isabelle Georges et Melissa Errico.
Depuis plus de dix ans, elle collabore en tant que pianiste et cheffe de choeur avec le Choeur de Pierre et intègre en 2021 la troupe de NEW, la comédie musicale improvisée.
De sa rencontre avec la chanteuse et auteure Sarah Bloch est née la comédie musicale Bel-Ami, qu'elle a co-écrite avec le compositeur Jérôme Boudin-Clauzel. Elle compose sa deuxième comédie musicale « La Femme cachée de la lune » pour l'atelier-troupe Musidrama en collaboration avec Emmanuel Suarez et travaille actuellement à l’écriture de la troisième.
Pour la saison 2023/2024, Charlotte est cheffe d’orchestre sur Spamalot au Théâtre de Paris (meilleur spectacle musical aux Molières 2024) et pianiste sur la production de A funny thing happened on the way to the forum.
Elle sera collaboratrice à la direction musicale sur la nouvelle production des Misérables au Théâtre du Châtelet.