Né John Charles Carter, Charlton Heston décide de devenir acteur en découvrant Shakespeare au collège. A 17 ans, il tourne son premier film à l'université, Peer Gynt (1940), qui sortira sur les écrans en 1965. Mais, la guerre oblige le jeune comédien à mettre entre parenthèses sa carrière : il devient opérateur radio dans l'armée de 1941 à 1945.

Ce n'est qu'en intégrant la troupe de théâtre de Katherine Cornell en 1947 qu'il se remet à travailler en tant qu'acteur, pour le théâtre et la télévision, dans des adaptations de William Shakespeare notamment.

Repéré par le producteur de cinéma Hal Wallis, Charlton Heston se voit proposer en 1950 un contrat sans avoir à passer de bout d'essai. Il obtient son premier rôle dans La Main qui venge de William Dieterle et débute ainsi une carrrière exceptionelle jalonnée de plus de 80 films. Sa carrure athlétique et son mètre 93 le font remarquer de Cecil B. DeMille qui lui demande de jouer dans Sous le plus grand chapiteau du monde en 1953.

Commence pour l'acteur une série de grands rôles à dimension historique : Moïse en 1956 dans Les Dix Commandements, Ben-Hur en 1959, qui lui vaut l'Oscar du meilleur acteur, Le Cid en 1963, le commandant Malt Lewis dans Les Cinquante-Cinq Jours de Pekin (1963), un chevalier du duc de Normandie dans Le Seigneur de la guerre en 1965, le général Gordon dans Khartoum (1966).

Moins connu est son soutien pour " les auteurs maudits ", ces réalisateurs mis au ban par Hollywood notamment Orson Welles qu'il imposa comme réalisateur aux producteurs de La Soif du mal en 1957 quand il apprit qu'il tournait avec lui dans ce même film.

Après les personnages historiques, Charlton Heston poursuit sa carrière dans des rôles plus physiques dans des westerns Major Dundee de Sam Peckinpah et Will Penny, le solitaire de Tom Gries puis en interprétant un astronaute pris au piège de singes belliqueux dans La Planète des singes (1968), un policier seul contre tous dans Soleil vert (1972) et des sauveurs de l'humanité dans des films catastrophes comme 747 en péril et Tremblement de terre. A partir des années 1980, l'acteur connaît une " traversée du désert " et tourne dans des séries télévisées, des téléfilms et des documentaires auxquels il prête sa voix.

Sollicité en 1993 pour apparaître dans Wayne's World 2 (1993), il renoue avec le succès et enchaîne les rôles taillés sur mesure dans les films Tombstone (1993),True Lies (1994), Hamlet de Kenneth Branagh (1996) ou La Planète des singes de Tim Burton (2001) - où il joue un vieux singe, et non plus un humain comme dans la première version du film.

En 2002, Charlton Heston fait une brève apparition dans le film de Michael Moore, Bowling for Columbine ; il y est interrogé et malmené pour ses prises de position en faveur du port d'armes à feu. Cette apparition à l'écran est la dernière de l'acteur : en avril 2003, il annonce à 78 ans souffrir de la maladie d'Alzheimer et met ainsi fin à sa carrière.