Entré dans la Troupe du Roi en 1668 ; sociétaire en 1680.

C'est à Rouen que Charles Chevillet de Champmeslé commence sa carrière de comédien. Il rencontre une jeune comédienne, déjà veuve, Marie Desmares, dont il fait sa femme. En 1668, le couple Champmeslé entre à Paris au Théâtre du Marais, puis passe, en 1670, à l'Hôtel de Bourgogne où Racine donne ses tragédies. Champmeslé crée Antiochus dans Bérénice, d'autres rôles de rois dans la tragédie et quelques rôles de paysans dans la comédie. En 1679, les Champmeslé se joignent à la troupe de l'Hôtel de Guénégaud, héritière de Molière, et font donc partie tous deux de la troupe réunie en 1680 par Louis XIV.

Acteur-auteur, Champmeslé écrit de nombreuses comédies agréables, dont plusieurs en collaboration avec Jean de La Fontaine, créées à l'Hôtel de Bourgogne et à la Comédie-Française.