Charlier ägnade sig först åt celest mekanik och utgav läroboken Die Mechanik des Himmels (1–2, 1902–07). Sin största betydelse fick emellertid Charlier genom att han omkring 1905 började undersöka den matematiska statistikens grunder och sedan tillämpade statistisk teori inom många grenar av astronomin (den s.k. Lundaskolan inom stellarstatistiken). Bekant