夏洛特于1807年1月9日出生在德国巴登-符腾堡的斯图加特，她是符腾堡的保罗王子（符腾堡国王弗里德里希一世之子）与萨克森-希尔德堡豪森的夏洛特公主的长女。1822年，她和俄罗斯皇帝保罗一世与玛丽亚·费奥多罗夫娜皇后（符腾堡国王弗里德里希一世的妹妹）的幼子米哈伊尔·帕夫洛维奇大公订婚。1823年，夏洛特改宗东正教，并改名为：叶连娜·帕夫洛夫娜，两人于1824年2月20日结婚。

虽然他们有五名女儿，她的婚姻生活并不美好。米哈伊尔大公只热爱军事工作，经常忽略夏洛特。她在俄罗斯宫廷有一定的影响力。夏洛特和丈夫的哥哥亚历山大一世和其妻伊丽莎白·阿列克谢耶芙娜皇后是好朋友。她和当时还是皇储妃的玛丽亚·亚历山德罗芙娜也很快成为好友。夏洛特也活跃于慈善活动，是当时俄罗斯宫廷最受敬重的人之一。1849年，丈夫去世后，她成为著名的慈善和艺术赞助人。她创办了圣彼得堡的音乐学院，并在俄罗斯建立了红十字会基金会。她于1873年2月2日去世，享年66岁。