查爾斯·謝靈頓於10月27日出生在英國倫敦的伊斯靈頓。他從小熱愛科學、哲學、詩歌和歷史。21歲進入倫敦聖托馬斯醫學院，畢業後前往劍橋成為凱厄斯學院的壹員。1891年任倫敦大學獸醫醫院布朗研究所教授兼主任，4年後任利物浦大學教授、牛津大學教授，1920 ~ 1925任皇家學會主席。1932年，因在研究神經系統功能方面的突出成就，與英國生理學家E.D .阿德裏安壹起獲得諾貝爾生理醫學獎。
1894年，謝靈頓發現支配肌肉的神經包含感覺神經纖維和運動神經纖維。感覺神經纖維向大腦傳遞興奮信息，大腦決定肌肉張力。例如，在反射活動的實驗中，他證明了當壹組肌肉興奮時，另壹組肌肉受到抑制。這就好像壹個人在站立的時候可以保持平衡，但是他沒有意識引導的肌肉卻在互相對抗來保持這種平衡。這種相互作用的神經支配理論被稱為謝靈頓定律。
1906年，謝靈頓在劃時代的著作《神經系統的整合》中，圈定了大腦皮層的運動區，確定了控制身體各部分感覺和運動的區域，對現代神經生理學，特別是腦外科和神經障礙的臨床治療產生了重大影響。時至今日，這本書仍然是神經生理學的經典，相當於物理學中的牛頓定律。
繪制大腦內部運動皮層的地圖進壹步激發了他對研究的信心和興趣。不久後，他指出中樞神經系統的高級中樞對低級中樞有抑制作用。1933年發表《大腦及其作用機制》，聲稱思維與大腦的關系尚缺乏基礎，並將其理論引向哲學，因此被稱為“神經系統的哲學家”。
此外，謝靈頓還詳細研究了姿勢和行走的反射基礎，並對中樞神經系統的整合功能作了具體而生動的描述。本文對神經系統整合中提出的概念定理進行了檢驗和提煉。提出了“抑制”、“突觸”等基本概念。“克制”是謝靈頓最關心的問題之壹，他用了從25年的實踐中獲得的論據。證明了“抑制”是壹種不同的現象，雖然它和興奮在性質上是壹樣的，遵守同樣的規律。根據在伸肌反射和屈肌反射中看到的肌肉收縮現象，推斷出“突觸”處發生了什麽，發現了脊髓運動神經元。
謝靈頓也是壹個文學愛好者。在業余時間，他還創作了壹些面向普通大眾的作品，如廣為流傳的代表作《人的本性》、詩集《布拉賓·圖斯的試金石》等。此外，他還是壹個藏書家。在書房裏，他收藏了不同時期、不同版本的書籍。1952年，他在英國蘇塞克斯郡突發心臟病去世。