夏洛特·阿格莱·德·奥尔良出生于1700年10月20日，她是奥尔良公爵菲利普二世与堂妹弗朗索瓦丝·玛丽·德·波旁的女儿，法国国王路易十四的外孙女，被称为瓦卢瓦小姐。1720年2月12日，夏洛特与后来的摩德纳公爵弗朗切斯科三世·德斯特在巴黎举行代理婚礼，弗朗切斯科是摩德纳公爵里纳尔多·德斯特与不伦瑞克-吕讷堡的夏洛特·费利齐塔斯的儿子。1720年7月21日，夏洛特在摩德纳与弗朗切斯科结婚，两人婚后生育了十名子女，其中包括庞蒂耶夫公爵夫人玛丽亚·特蕾莎·德斯特、摩德纳公爵埃尔科莱三世·德斯特、孔蒂亲王妃玛丽亚·福尔图娜塔·德斯特。1761年1月19日，夏洛特·阿格莱·德·奥尔良在摩德纳去世，享年60岁。