Он является одним из самых скандальных представителей актерской семьи (и Голливуда в целом), глава которой — его отец Мартин Шин (настоящее имя — Рамон Эстевес). Все четверо детей Шина-старшего — Эмилио, Рамон, Рене и Карлос — стали актерами. Но псевдоним взял лишь младший из них — Карлос, превратившийся в Чарли Шина.

Актер родился 3 сентября 1965 года в Нью-Йорке. Еще в детстве переехал с семьей в Калифорнию, ходил в школу в Санта-Монике вместе с Робертом Дауни – младшим. Заинтересовавшись кино в старших классах, он начал снимать любительские фильмы вместе со старшим братом Эмилио и школьными друзьями Робом Лоу и Шоном Пенном. За несколько недель до окончания школы будущего Чарли Шина выгнали за плохую успеваемость и прогулы. Тогда он твердо решил стать актером.

Его карьера сложилась противоречиво: Чарли Шин и во взрослом возрасте отличался плохим поведением. Тем не менее – он прославился и как талантливый актер, который особенно ярко проявляет себя в комедийном жанре. Наркозависимость, измены, скандалы, романы с порнозвездами создали ему не лучшую репутацию. В 2015 году Шин заразился ВИЧ от случайной незащищенной связи. По его словам, он «в ту ночь был или слишком пьян, или просто лень стало — и вот он, результат».