Après des études à l'École nationale supérieure des beaux-arts de Lyon, il a participé à la vie artistique et intellectuelle de cette ville au cours des années 1940 et 1950, en collaborant notamment avec le mouvement d'avant-garde lyonnais Art Informed.
En 1958, Charles Dupasquier a commencé à travailler sur des toiles géantes constituées de bandes colorées superposées qui ont fait sa réputation internationale. Son travail se caractérise par l'utilisation de couleurs vives et contrastées, ainsi que par une sensibilité aux mouvements, aux structures et à la dynamique des formes.
En 1964, Charles Dupasquier a remporté le Grand Prix national des arts de la Jeune Peinture pour son tableau "L'Esprit du Temps", ce qui l'a fait connaître internationalement. Il a également participé à plusieurs expositions importantes telles que la Documenta 4 à Cassel en 1968 et la Biennale de Venise en 1970.
En 1965, il a été nommé professeur à l'École nationale supérieure des beaux-arts de Paris, où il a eu plusieurs élèves célèbres comme Daniel Buren et Claude Viallat. Il a également enseigné à l'université de Californie à Berkeley, aux États-Unis, entre 1967 et 1968.
Charles Dupasquier est considéré comme un des peintres les plus influents de la seconde moitié du XXe siècle en France. Son travail a été exposé dans plusieurs musées internationaux tels que le Musée national d'Art moderne de Paris, le Musée d'art moderne de New York et le Museum of Modern Art à Tokyo.
Il a également reçu de nombreuses récompenses telles que la Grande médaille de vermeil de l'Académie des Beaux-Arts en 1982 et la Légion d'honneur française en 1995.