Après avoir terminé ses études de médecine en 1853 à la Sorbonne avec une thèse sur les différentes formes de rhumatisme articulaire, Charcot travaille d’abord comme propriétaire d’un cabinet privé et, à partir de 1848, comme médecin hospitalier à la Salpêtrière, où il devient médecin-chef en 1862. En 1872, il devint professeur titulaire d’anatomie pathologique à l’Université de Paris, où il publia de nombreux travaux sur l’anatomie et la pathologie du système nerveux. En 1882, la première chaire au monde consacrée aux maladies du système nerveux est créée pour Charcot à l’Hôpital de la Salpêtrière à Paris.
1883 Charcot est élu à l’Académie des sciences. De 1888 à 1889, il publie ses célèbres Leçons du mardi, dans lesquelles il a démontré des cas cliniques devant un auditoire international de médecins, de journalistes et d’écrivains.
Peu de scientifiques du XIXe siècle ont eu une influence aussi durable que Charcot sur le développement de la neurologie. Dans la deuxième moitié du 19e siècle, il a fait des découvertes importantes dans presque tous les domaines de la neurologie. Il a ainsi été le premier à décrire la sclérose latérale amyotrophique et l’arthropathie neurogène. En outre, il délimita la sclérose en plaques et la maladie de Parkinson en tant que tableaux cliniques indépendants.
Le 7 juin 1884, par l’intermédiaire de l’assistant de Charcot, Raymond Combret, membre de la Société théosophique de Paris, une rencontre eut lieu à la Salpêtrière avec Henry Steel Olcott de la Theosophical Society. Dans les années qui suivirent, Charcot mena principalement des études psychopathologiques sur l’hystérie. Bien que ses résultats aient été partiellement révisés par la suite, ils ont eu une grande influence sur le développement de la psychiatrie et sur la psychanalyse de son élève Sigmund Freud. C’est l’utilisation clinique de l’hypnose par Charcot dans sa tentative de trouver une cause organique à l’hystérie qui a éveillé l’intérêt de Freud pour les causes psychiques des névroses.
Freud a étudié avec Charcot à la Salpêtrière à partir d’août 1885. Alors qu’il a par la suite réussi à établir sa création, la psychanalyse, comme une science indépendante, on oublie souvent que celle-ci a commencé par l’étude de l’hypnose chez Charcot. D’autres recherches de Charcot sur les états modifiés de conscience provoqués par la transe hypnotique ont donné naissance à d’autres disciplines moins conformes à l’esprit matérialiste de l’époque que celle de Freud. Freud traduisit deux livres de Charcot et les accompagna de notes critiques.
Charcot était le représentant de la science dominante du 19e siècle, qui s’était résignée à l’hypnose, et s’efforçait de trouver une explication neurophysiologique aux symptômes qu’il observait. Il cherchait une explication purement matérialiste permettant de considérer comme malades mentaux les personnes qui se laissaient facilement hypnotiser et de classifier rigoureusement les stades successifs de l’hypnose. Ce n’est qu’en 1884 que ses hypothèses ont été remises en question par Hippolyte Bernheim et Ambroise-Auguste Liébeault, qui ont élaboré la théorie selon laquelle l’état hypnotique est produit par la suggestion, ce qui a finalement pu être prouvé dans la pratique médicale de Liébeault. Il s’avère que la croyance de Charcot selon laquelle l’hypnose avait des causes pathologiques venait du fait qu’il se trouvait qu’il travaillait principalement avec des hystériques à la Salpêtrière. Charcot a reconnu sa défaite quelques mois avant sa mort en déclarant dans un article que les hystériques étaient en principe facilement sujettes à la suggestion.
Charcot est mort après 1893 d’une crise d’angine de poitrine.
Jean-Martin Charcot, médecin doué pour les arts et intéressé par l’art depuis sa jeunesse, a collectionné les représentations historiques de l’hystérie. En outre, il introduisit la photographie comme méthode de documentation clinique d’une part et comme méthode didactique dans l’enseignement (projection de diapositives) d’autre part.
Les travaux de Charcot sont décrits en détail par Axel Munthe dans Le Livre de Saint-Michel. On trouve également une présentation détaillée de Charcot dans l’ouvrage de référence d’Henri F. Ellenberger, Die Entdeckung des Unbewußten : Geschichte und Entwicklung der dynamischen Psychiatrie von den Anfängen bis zu Janet, Freud, Adler und Jung.
D’autres élèves célèbres de Charcot ont été Georges Gilles de la Tourette, Joseph Babinski, Gheorghe Marinescu, Pierre Janet et Charles-Joseph Bouchard.