1853年にソルボンヌ大学医学部を卒業し、関節リューマチの様々な形態に関する博士論文を発表した後、シャルコーはまず個人医院のオーナーとして働き、1848年からサルペトリエール病院の医師として、1862年には主任医師となっていた。 1872年にはパリ大学の病理解剖学の正教授となり、神経系の解剖学と病理学に関する多くの著作を発表した。 1882年、パリのサルペトリエール病院に、シャルコのために世界初の神経系疾患講座が開設された。
1883年には、シャルコは科学アカデミーの会員となった。 1888年から1889年にかけて、彼は有名な「Leçons du mardi」を出版し、医師、ジャーナリスト、作家の国際的な聴衆の前で臨床例を示した。
19世紀の科学者の中で、シャルコーほど神経学の発展に永続的に影響を与えた人は他にいない。 19世紀後半には、神経学のほぼ全分野で重要な発見をした。 筋萎縮性側索硬化症と神経原性関節症を初めて記述したのは彼である。 1884年6月7日、パリの神智学協会の会員であったシャルコーの助手レイモン・コンブレの仲介で、神智学協会のヘンリー・スチール・オルコットとサルペトリエールで会合が行われた。 晩年のシャルコーは、主にヒステリーの精神病理学的研究を行った。 彼の発見の一部は後に修正されたが、精神医学の発展や弟子のジークムント・フロイトの精神分析に大きな影響を及ぼした。 フロイトは、1885年8月からサルペトリエールでシャルコーのもとで学びました。 シャルコーの創始した精神分析は、後に独立した科学として確立することに成功したが、その始まりがシャルコーの催眠の研究であったことは忘れられがちであった。 また、シャルコーの催眠トランスによる意識変容の研究は、フロイトの研究よりも物質主義の時代精神にそぐわない他の学問を生みだした。 フロイトはシャルコーの著書2冊を翻訳し、批判的な注釈を加えた。
シャルコーは催眠に折り合いをつけた19世紀の支配的な科学を代表し、彼が観察した症状に対する神経生理学的説明を見つけることに関心をもっていた。 彼は、催眠術にかかりやすい人を精神病とみなし、催眠術の連続する段階を厳密に分類できるような、純粋に唯物論的な説明を求めていた。 彼の仮説が、イポリット・ベルンハイムとアンブロワーズ＝オーギュスト・リーボーによって否定されたのは1884年のことで、彼らは催眠状態は暗示によってもたらされると理論化し、それはやがてリーボーの医療行為によって証明されたのである。 シャルコが催眠術に病的な原因があると考えたのは、彼がサルペトリエールでヒステリックな患者を主に扱っていたことに由来する。 シャルコーは死の数ヶ月前に論文でヒステリーは原理的に暗示にかかりやすいと宣言し、敗北を認めた。
シャルコーは1893年以降、狭心症の発作で死亡した。
シャルコの作品は、アクセル・ムンテが『サンミッシェルについての本』の中で詳しく述べている。 また、アンリ・F・エレンベルガーの代表的な著作『無意識の発見–ジャネット、フロイト、アドラー、ユングに至る動的精神医学の歴史と発展』に、シャルコーの詳細な説明がある。
シャルコーの他の有名な弟子は、ジョルジュ・ジル・ド・ラ・トレット、ヨセフ・バビンスキー、ゲオルゲ・マリネスク、ピエール・ジャネット、シャルル・ジョセフ・ブシャールである。