El novel Charlie Cox se graduó por la Sherborne School, habiendo logrado el Gerald Pitman Award a la mejor interpretación. Mientras estudiaba en Sherborne, dio vida a Mugsy en Dealers Choice, de Patrick Marber; a Leo en The Writing Game; a Weasel en Code Crackers, de Andy Wilkinson; a Martin y Arthur en Confusions, de Alan Aykbourne; y a Nym y John Bates en Henry V. Desde la graduación, Cox tuvo un papel como actor invitado en la exitosa serie televisiva de la BBC Judge John Deed (2001-2003) junto a Martin Shaw.

Entre sus títulos cinematográficos, hallamos el cortometraje Home From Home (2001), dirigida por Benji Fowler y, encarnando a Theo, el thriller con triángulo amoroso El punto sobre la I (Dot the I, 2003), del guionista y director Matthew Parkhill. Su próximo papel será el de Giovanni para el reconocido director Lasse Hallstrom en el largometraje Casanova (2005).