Charlotte Juillard begann mit dreieinhalb Jahren in Montpellier Geige zu spielen und verließ mit dreizehn Jahren ihre Heimatstadt, um ihre Ausbildung bei Suzanne Gessner am Conservatoire à Rayonnement Régional de Paris fortzusetzen. Anschließend trat sie in das Conservatoire National Supérieur de Musique et de Danse de Paris (CNSMDP) ein, wo sie bei Olivier Charlier und Marc Coppey studierte. Zudem bildete sie sich bei Mihaela Martin an der Hochschule für Musik und Tanz Köln weiter.

Seit 2014 ist Charlotte Juillard Erste Konzertmeisterin des Orchestre Philharmonique de Strasbourg. Neben dem symphonischen Repertoire gibt ihr das Orchester regelmäßig die Möglichkeit, vom Pult aus zu dirigieren und Konzerte zu spielen (Sibelius im November 2018, Ligeti im Januar 2020 und Bartók im November 2023). Als Solistin war sie zudem Gast beim Orchestre Symphonique de Mulhouse mit Beethovens Tripelkonzert sowie am Centre des Arts de Banff in Kanada und in Weißrussland. Seit 2017 war sie außerdem als Gast-Konzertmeisterin beim Orchestre de chambre de Paris, beim SWR Sinfonieorchester (Stuttgart), bei der Aurora Orchestra (London) und beim Orchestre des Champs-Élysées tätig. Zudem war sie Co-Solistin bei Les Dissonances (mit David Grimal) sowie beim Sinfonia à la Grange au Lac.

Als engagierte Kammermusikerin gründete sie 2009 das Quatuor Zaïde mit drei weiteren Musikerinnen aus dem CNSMDP. Schnell wurden sie Preisträgerinnen zahlreicher Wettbewerbe: Erster Preis beim Charles-Hennen-Wettbewerb, Pressepreis beim Wettbewerb von Bordeaux, dritter Preis beim Banff-Wettbewerb, erster Preis bei den Wettbewerben in Peking und beim Haydn-Wettbewerb in Wien. Sie blieb die erste Geigerin des Quartetts bis zu ihrem Ausscheiden im Jahr 2017.

2019 gründete die Virtuosin das Streichtrio Miroir mit dem Bratschisten Gregoire Vecchioni und dem Cellisten Christophe Morin. Im Januar 2021 trat sie dem Trio Karénine bei – dem sie mittlerweile nicht mehr angehört – an der Seite der Pianistin Paloma Kouider und des Cellisten Louis Rodde.

Als gefragte Musikerin zahlreicher Festivals tritt sie regelmäßig mit Alexandre Kantorow, Liya Petrova und Aurélien Pascal auf.

Im März 2025 wird Charlotte Juillard bei der MusikFest Parisienne zusammen mit Liya Petrova und Alexandre Kantorow sowie in diesem Jahr mit Éric Lesage auftreten. Anschließend geht sie im April und Juni mit Les Chambristes auf eine Frankreich-Schweiz-Tournee, unter anderem mit einem Arrangement des dritten Konzerts von Saint-Saëns. Ihre kammermusikalischen Projekte führen sie im August zum Festival von Entrecasteaux sowie im September zum Festival von Adam Laloum in Lagrasse.