Шарль Амлен розпочав змагатися на юніорському рівні в 2002. З сезону 2003/2004 він почав входити до складу естафетної збірної Канади. В сезоні 2004/2005 Амлен виступав на всіх етапах Кубка світу, здобувши перше місце разом із товаришами по збірній в естафеті. У 2005 Шарль вперше став чемпіоном світу в естафеті. Але на Туринській олімпіаді збірна Канади поступилася чемпіонством у впертій боротьбі із корейцями. Шарль Амлен отримав свою першу олімпійську медаль.
На Олімпіаді у Ванкувері Амлен став дворазовим олімпійським чемпіоном, вигравши на дистанції 500 м та в естафетній гонці.
Брат Шарля, Франсуа Амлен також займається бігом на ковзанах на короткій доріжці. Вони разом тренуються під керівництвом батька, Іва Амлена, який очолює збірну Канади із шорт-треку.