Era il settimo e ultimo figlio di una modesta famiglia di origine più comune che per mezzo secolo pretese di appartenere alla "gentilhommerie". Quando il giovane Charles de Batz Castelmore partì per Parigi intorno al 1630, e decise, come i suoi tre fratelli, di impegnarsi nella professione delle armi, prese in prestito il nome della madre, Françoise de Montesquiou d'Artagnan. Infatti, la famiglia di Montesquiou era meglio introdotta alla Corte che la famiglia di suo padre Bertrand de Batz (proprietario di un piccolo maniero in Castelmore). Si unisce ai cadetti della Guardia francese, la scuola militare al momento. M. de Treville, capitano della Compagnia di moschettieri del re, lo assegna alla Compagnia di Essarts della Guardia francese di Fontainebleau. Partecipò a 1640-1642 alle operazioni militari di Arras, Bapaume, Collioure e Perpignan. Il suo ingresso nei moschettieri del re (di cui faceva già parte il fratello Paolo) con la protezione di Mazarino, è datata al 1644, contemporanea a quella del suo amico Francesco Montlezun, Signore del Besmaux vicino a Auch e futuro governatore della Bastiglia.
La compagnia dei moschettieri venne sciolta da Mazarino nel 1646. Durante la Fronda, il Cardinale incaricò d'Artagnan una serie di missioni di capi militari. Luigi XIV, che lo conobbe in quegli anni, quando era un bambino, gli diede poi la sua piena fiducia, affidandogli molte impegnative missioni chiedendo diligenza e discrezione. Durante l'esilio di Mazarino nel 1651 a Brühl, d'Artagnan accompagnò il ministro. Questa fedeltà verrà poi ricambiata: nel 1652, d'Artagnan era un tenente della Guardia francese, sollevando scalpore in questa unità di fanteria: Nel 1653, Mazarino gli accordò la carica di "Capitano custode della voliera del re" che era ambito dal ministro delle finanze Colbert. Nel luglio del 1655, acquistò un carico di capitano delle guardie nella compagnia di Fourilles, grazie al denaro ottenuto dalla rivendita delle sue precedenti cariche e ai soldi prestati dai seguaci di Mazzarino, tra cui Colbert, allora all'inizio della sua carriera.
Nel 1657, la prima compagnia di moschettieri, conosciuta come i "grandi moschettieri" o "moschettieri grigi" (a causa del colore della loro cavalli), venne ripristinata. D'Artagnan ne diventò membro con il grado di tenente, ma si assicurò il comando vero e proprio (il capo nominale, il capitano-tenente, era il duca di Nevers, nipote di Mazzarino). Ebbe il suo palazzo personale (ora distruttto) al numero 1 dell'attuale Rue du Bac, all'angolo del Quai Voltaire nel 7° distretto di Parigi.
Frequentò i salotti letterari di Marais, dove incontrò una ricca vedova, Anne Charlotte de Champlecy, Signora di Sainte-Croix. Il 5 marzo 1659, un contratto con le firme di Luigi XIV e Mazarino gli diede il permesso di prenderla in moglie e convolò a nozze lo stesso anno, il 3 aprile 1659, a St-André-des-Arts, a Parigi. Dal matrimonio nacquero due figli nel 1660 e 1661.
Nel 1660, Luigi XIV sposò l'Infanta di Spagna. La cerimonia si tenne il 9 giugno in Saint-Jean-de-Luz. Il viaggio verso i Paesi Baschi durò un anno e in quell'occasione Luigi poté visitare le province meridionali del suo regno. D'Artagnan accompagnò la processione. Il passaggio nelle città suscitò l'ammirazione del popolo: i moschettieri precedevano la carrozza reale tirata da sei cavalli bianchi. Il giorno della tappa a Vic-Fezensac, 26 aprile 1660, D'Artagnan cavalcò verso Castelmore per vedere la sua famiglia e visitare la tomba dei suoi genitori, nella cappella.
Il 5 settembre 1661, il re ordinò a D'Artagnan di portare a termine la delicata missione di fermare Nicolas Fouquet (sovrintendente delle finanze) in occasione del Consiglio a Nantes. Questa missione avrebbe dovuto essere affidata al comandante della guardia del corpo del re, il duca di Gesvres, ma era un cliente di Fouquet. Il Re mostrò così di avere piena fiducia in D'Artagnan.
Cominciò un lungo periodo durante il quale inizia il moschettiere, convertito in carceriere, accompagnò il suo prigioniero famoso nei suoi successivi luoghi di detenzione: tre mesi nel castello di Angers, al castello di Amboise poi a Vincennes. Il 20 giugno dell'anno successivo alla Bastiglia, infine a Pinerolo. Per tre anni, d'Artagnan, che si occupò personalmente del suo prigioniero, rendendo conto scrupolosamente di tutti i dettagli della del prigioniero con il quale, nonostante i rigori della detenzione, costruì un rapporto quasi amichevole.
Nel 1666 fu nominato capitano "des petits chiens courant le chevreuil" (con il quale salario si garantisce un alloggio a Versailles), dalla quale si dimise nel 1667 per diventare capitano-tenente della prima compagnia di moschettieri.
D'Artagnan divenne governatore della città di Lille (grande città di 50.000 abitanti, dal ruolo strategico nel 1667), in sostituzione del maresciallo d'Humières, caduto in disgrazia. Questo governatore impopolare pensò solo al ritorno sul campo di battaglia. Ha l'opportunità di partecipare alla feroce repressione della rivolta nel 1670 di Roure e quando Luigi XIV iniziò la guerra olandese contro le Province Unite nel 1672. Trovò eroicamente la morte il 25 giugno 1673 durante l'assedio di Maastricht: il re si mise alla testa di un esercito di 40.000 uomini, d'Artagnan fu chiamato in rinforzo e venne ucciso da una palla di moschetto ricevuto in gola piena, secondo alcuni testimoni, sulla fronte secondo altri. Avrebbe voluto in effetti aiutare dei giovani ufficiali (tra cui il Duca di Monmouth), che stavano subendo un contro-attacco su un rivellino che i suoi uomini avevano preso il giorno prima. Quattro moschettieri della sua compagnia vengono uccisi per andare a trovare il suo corpo troppo avanti nelle linee olandesi. Luigi XIV, all'insaputa di tutti, fece celebrare una Messa nella sua cappella privata e ha scrisse alla regina: "Ho perso il D'Artagnan, nel quale avevo la massima fiducia e mi servì in tutto. D'Artagnan e la gloria sono nella stessa bara".
Il luogo della sua sepoltura è sconosciuto. Tuttavia, storico Odile Bordaz pensi di aver individuato la tomba di D'Artagnan nella Chiesa di San Pietro e Paolo di Wolde, nei pressi di Maastricht (sud-ovest della città sul confine belgo-olandese). E' in questo villaggio che Luigi XIV e i suoi moschettieri avevano stabilito il loro quartier generale. Ed è da qui che D'Artagnan e i suoi uomini sono dovuti partire per attaccare le mura della città dove morì.
