Charles Borromée est né à Arona le 2 octobre 1538 dans la maison Borromeo, une famille de la haute aristocratie lombarde. Deuxième fils de Gilbert et Marguerite, sa mère est la sœur de Giovanni Angelo de Médicis, qui fut pape sous le nom de Pie IV de 1559 à 1565.
À l'âge de 12 ans, il reçoit le titre de « commendataire », la tonsure et le bénéfice de l'abbaye bénédictine d'Arona, laissée vacante par son oncle. Si ce titre honorifique lui donne le droit de jouissance de revenus importants, Charles décide de les destiner aux pauvres.
Il fait ses études à Milan puis à Pavie, étudiant le droit canon et le droit civil. Quand son père meurt en 1558, puis son frère aîné Frédéric, il doit prendre en main les affaires de sa famille. En dépit des conseils de laisser la charge ecclésiastique, Charles décide ensuite de continuer vers sa vocation sacerdotale.
L'année suivante, son oncle maternel est élu pape à la mort de Paul IV. En 1561, ce même oncle intervient pour que Charles soit promu cardinal secrétaire d'État, puis légat apostolique à Bologne.

En 1565, à 27 ans, Charles prend possession de l’archidiocèse de Milan, dont il est nommé archevêque. Il visite ses paroisses, tient des synodes. Son intégrité personnelle, son intelligence des situations et sa vertu rayonnante facilitent le rétablissement de la discipline ecclésiastique. Il s’emploie à y appliquer les mesures prises au concile. Tout d'abord, il prend sa résidence à Milan et ouvre un séminaire pour améliorer la formation du clergé. Il restaure l'observance de la règle dans les couvents et fait fixer des grilles aux parloirs. Bientôt, il étend le théâtre de son action à toute l'Italie, puis à la Suisse. Un peu partout en Europe, l'exemple donné par Charles Borromée devait être suivi fidèlement par les autorités religieuses locales. En France, il obtient de la régente Catherine de Médicis, la promulgation des décrets du concile et faire parvenir ceux-ci à la connaissance du clergé français.

Il contribue aussi à l’arrivée du Saint-Suaire en Italie : en 1578, les ducs de Savoie décident de déplacer le linceul du Christ du château de Chambéry, à Turin, où, ensuite il restera pour toujours. Charles Borromée s’y rend en pèlerinage à pied, jeûnant et priant.

Il meurt à Milan le 3 novembre 1584, à 46 ans, épuisé par les fatigues et les austérités. Son tombeau est dans la crypte de la cathédrale de Milan. Il fut le théâtre de guérisons considérées comme miraculeuses, ce qui permit la mise en route de son procès en béatification, qui aboutit en 1602 devant le pape Clément VIII. Il est canonisé dès le 1er novembre 1610 par Paul V. Il est fêté le 4 novembre.