Elle a grandi dans une famille d'artistes et de chercheurs. Son père, Robert Zwerin, était un artiste peintre et son frère, Marc Zwerin, un musicien et producteur.
Charlotte Zwerin a étudié à l'Université de Paris VIII Vincennes, puis à l'École supérieure d'études cinématographiques (ESSEC). Elle a commencé sa carrière dans le cinéma en 1978 en travaillant pour la société de production Gédéon Programmes.
En 1986, elle a produit son premier documentaire, "La Mémoire des femmes", qui était une étude sur les femmes et leur rôle dans la Révolution française. Elle a suivi cela avec plusieurs autres documentaires, dont "Les Enfants de la Terre" (1987), "Résistances" (1989) et "Le Secret des abeilles" (1992).
En 1993, elle a produit son premier long métrage, "La Mémoire du temps", qui a reçu plusieurs récompenses. Elle a suivi cela avec d'autres films tels que "L'Amour à la Folie" (2006), "La Tentation du mal" (2014) et "Le Sang des dieux" (2017).
Charlotte Zwerin est également connue pour son travail en tant qu'enquêteuse pour la série télévisée française "Enquêtes sur Internet", qui a débuté en 1998. Elle a produit et réalisé de nombreux épisodes de la série, qui traite des mystères et des enigmes de l'histoire, du monde réel et des légendes.
Elle a également travaillé pour de nombreuses autres chaînes de télévision françaises, dont Arte, France 2, France 5 et Canal+. Elle est actuellement la directrice générale de la société de production Cinétéléfilms.
Charlotte Zwerin a reçu plusieurs récompenses pour son travail, dont le Grand Prix du Festival de la Télévision de Monte-Carlo en 1994 pour "La Mémoire du temps". Elle est considérée comme une des réalisatrices les plus talentueuses et influentes de la télévision française.