Il doit naturellement sa toute jeune formation artistique à son père avant qu'il ne devienne par nécessité, après le décès brutal de celui-ci qui plonge la famille dans la précarité financière, l'apprenti de Marcel Jambon (1848-1908), peintre décorateur pour l'Opéra-comique, la Comédie-Française et plusieurs théâtres.
Peignant ses premières toiles - « des natures mortes et des paysages marqués par l'art d'André Dunoyer de Segonzac » Paul Charlemagne, qui confie « une admiration sans bornes pour Eugène Delacroix »[11], va devenir un habitué du Salon d'Automne et du Salon des Indépendants.
Paul Charlemagne crée pour les scènes parisiennes des décors et des costumes avec, observe Georges Turpin, « un grand sens de la décoration théâtrale » et lui est également confiée en 1936, en même temps qu'à Raoul Dufy, Othon Friesz et Henry de Waroquier, la décoration murale du bar du Théâtre national de Chaillot .
Il travaille pour la Manufacture nationale de Sèvres en dessinant, entre 1934 et 1960, près de deux cents modèles de décorationsIl est professeur à l'École nationale supérieure des arts décoratifs de 1943 à 1962.
En 1931 il expose avec les plus grands à Chicago.
Notre oeuvre est signée en bas à droite Charlemagne, au verso sur une étiquette collée sur le chassis on peut lire: Charlemagne, Les débris.