Пеги — сын и внук крестьян-виноградарей. Окончил Эколь Нормаль. Член социалистической партии Франции с 1894 г. Издатель журнала «Cahiers de la quinzaine» (1900—1914). Был сторонником социалистических идей, активным дрейфусаром. Однако к 1908 г. окончательно стал приверженцем римско-католической доктрины, которая стала играть основополагающее значение в его мировоззрении. В своей поэзии («Мистерия о милосердии Жанны д’Арк» — 1910, «Мистерия о святых праведниках» — 1912, «Ева» — 1913) Пеги стремился к изображению героических сюжетов и характеров и к раскрытию народных нравственных и религиозных идеалов (поэмы стилизованы в духе наивной средневековой религиозной мистерии). Писал также публицистические и философско-эссеистические работы (в частности, посмертно была опубликованна его книга «Клио, диалог истории и языческой души»).
С 1905 по 1914 год Пеги много писал о предстоящей войне. В самом начале Первой мировой войны он был мобилизован и стал командиром взвода пехотного полка. Был убит в начале битвы на Марне.
Во Франции издано собрание сочинений Пеги в 20-ти томах (1916—1955). Английский поэт Джеффри Хилл посвятил ему поэму Таинство милосердия Шарля Пеги (1983, название отсылает к драме Пеги Таинство милосердия Жанны д’Арк, 1910).