Al college ha giocato a football a Michigan per i Michigan Wolverines. Nel 1997, Woodson guidò i Wolverines alla vittoria del campionato nazionale. È l'unico giocatore della storia della Division I-A della NCAA nel football ad aver vinto l'Heisman Trophy come giocatore primariamente difensivo, superando il quarterback dell'Università del Tennessee, poi degli Indianapolis Colts e dei Denver Broncos, Peyton Manning. Nel 2021 è stato introdotto nella Pro Football Hall of Fame.
Woodson fu scelto dagli Oakland Raiders come quarto assoluto nel Draft NFL 1998. Nella sua prima stagione con Oakland, Woodson vinse il premio di miglior difensore rookie dell'anno dell'Associated Press. Fu selezionato per il Pro Bowl ed inserito nella formazione ideale della stagione All-Pro per tre anni consecutivi, dal 1999 al 2001. In una partita memorabile di playoff del 2002 dell'AFC contro i New England Patriots, Woodson sembrò aver portato la vittoria alla sua squadra mettendo a segno un colpo sul quarterback Tom Brady e forzando un fumble, ma la decisione fu cambiata suscitando molte controversie. Woodson successivamente si trovò ad affrontare diversi fastidiosi infortuni nelle sue stagioni ad Oakland, finendo per diventare free agent dopo la stagione 2005.
Il 26 aprile 2006, Woodson firmò un contratto di 7 anni per 52 milioni di dollari coi Green Bay Packers. Nella sua prima stagione a Green Bay, Woodson giocò come punt returner e guidò la National Football Conference con 8 intercetti, sorpassando il suo precedente record in carriera di 5, stabilito nel suo anno da rookie. Nella sua seconda stagione a Green Bay, gli infortuni tornarono a tormentare Woodson, forzandolo a saltare due partite. In sei stagioni con Green Bay, Woodson ha messo a segno 35 intercetti, ritornandone nove in touchdown, contro i 17 intercetti in 8 anni coi Raiders, di cui 2 ritornati in TD. Nella stagione 2009 è stato premiato come miglior difensore dell'anno della NFL e nel 2010 ha vinto il suo primo Super Bowl coi Packers, battendo in finale gli Steelers.
Carriera professionistica Oakland Raiders Woodson dichiarò la sua eleggibilità per il Draft NFl dopo la sua stagione da junior a Michigan e fu scelto come quarto assoluto del draft 1998 dagli Oakland Raiders. Dopo la prima stagione, Woodson fu nominato miglior rookie difensivo dell'anno dall'Associated Press. Charles giocò come titolare tutte le 16 gare stagionali, il primo rookie dei Raiders dal 1971 a fare ciò. Woodson mise a segno 64 tackle guidando la NFL per i defensive back. Fu terzo nella lega per intercetti con 5, uno dei quali lo ritornò in touchdown e forzò un fumble. Woodson fu convocato per il suo primo Pro Bowl. Nella sua seconda stagione nel 1999, Woodson fu convocato per il suo secondo Pro Bowl ed inserito nella formazione ideale della stagione dell'Associated Press.
Nella stagione 2000, Woodson giocò come titolare tutte le gare della stagione ma soffrì un infortunio al dito del piede che gli impedì di allenarsi. Egli terminò la stagione con un primato in carriera di 79 tackle, 4 intercetti, tre fumble forzati ad uno recuperato. Fu introdotto nell'All-Pro da Sports Illustrated e nel second-team dall'Associated Press. Nel suo quarto anno nella NFL, giocò nuovamente tutte le gare da titolare per il quarto anno consecutivo. Terminò con due sack, un intercetto, un fumble forzato ed un field goal bloccato. Woodson ritornò i punt per la prima volta in carriera, per un totale di 4 per 47 yards. Charles fu convocato per il quarto Pro Bowl consecutivo. Egli fu inserito negli All-Pro di The Sporting News and College, Pro Football Newsweekly e Football News.
Nel 2002, Woodson soffrì il primo infortunio di rilievo dai tempi del college, patendo un infortunio alla spalla che lo tenne fuori dal campo per 8 partite. Esso avvenne nel primo tempo della seconda gara stagionale. Malgrado l'infortunio, Woodson giocò il resto della stagione. Dopo essersi ristabilito, saltò le ultime tre partite della stagione regolare, a causa della rottura del perone della gamba destra. Woodson giocò come titolare tutte le partite di playoff dei Raiders nel 2002, compreso il Super Bowl XXXVII. Nel Super Bowl, Woodson mostrò segni dell'infortunio ma riuscì comunque a compiere un intercetto nella sconfitta coi Tampa Bay Buccaneers.
Dopo aver perso il Super Bowl nell'anno precedente, i Raiders teriminarono la stagione 2003 con un record di 4-12. Woodson divenne infelice col nuovo capo-allenatore Bill Callahan e lo criticò durante la stagione. Woodson rimase in salute per l'intera annata, iniziando da titolare le prime 15 partite. Il suo contratto sarebbe scaduto alla fine della stagione. Woodson raggiunse un accordo con Oakland e fu etichettato come un giocatore portante per la franchigia. La franchise tag stabilì che il contratto di Woodson sarebbe stata la cifra minima della media del contratto dei 5 cornerback più pagati della NFL. Malgrado ciò, Woodson firmò un contratto della durata di un solo anno. Nella stagione NFL 2004, Woodson giocò le prime 13 gare della stagione prima di subire un infortunio alla gamba che lo tenne fuori per tre settimane. A fine stagione fu nuovamente designato con la franchise tag e raggiunse un nuovo accordo annuale. Nella stagione 2005, egli giocò le prime 6 gare da titolare prima di rompersi la gamba, rimanendo fuori per tutto il resto dell'annata.
Green Bay Packers Il 26 aprile 2006, Woodson e i Green Bay Packers raggiunsero un accordo di 7 anni del valore massimo di 52,7 compresi i bonus e gli incentivi. Egli guadagnò 10,5 milioni di dollari nel suo primo anno e 18 milioni nei successivi tre. Inoltre vi era un bonus di tre milioni di dollari se Woodson fosse stato convocato per il Pro Bowl in due delle sue prime tre annate. Woodson affermò all'epoca di "non voler venire a Green Bay" a causa della percezione che la città fosse meno cosmopolita ma fu forzato poiché i Packers furono l'unica squadra che gli offrì un contratto. Il cornerback in seguito lodò l'organizzazione dei Packers, Mike McCarthy, e la gente dello Stato del Wisconsin per aver avuto fiducia in lui e dichiarò che fu "una benedizione essere giunto a Green Bay.".
Stagione 2006
Libero da infortuni di rilievo durante la stagione 2006, Woodson (insieme a Walt Harris dei San Francisco 49ers) guidò la National Football Conference con 8 intercetti. All'epoca quello fu il primato stagionale di Woodson (fino ai 9 del 2009). Egli chiuse al terzo posto dell'intera lega. Giocò anche come ritornatore dei punt stabilmente per la prima volta della sua carriera, ritornando 41 punt per 363 yard.
Stagione 2007 Il 14 ottobre 2007 Woodson raccolse un fumble da Santana Moss e lo ritornò in un touchdown da 57 yard nella vittoria 17-14 sui Washington Redskins. Nella gara fece registrare anche un intercetto, il primo della stagione. Woodson fu nominato miglior giocatore difensivo della settimana nella NFC per la sua prestazione contro i Redskins, la prima volta che vinse tale premio. Il 4 novembre 2007 Woodson ritornò un intercetto in un TD per 57 yard con 59 secondi rimanenti nel quarto periodo, siglando la vittoria sui Kansas City Chiefs.
Stagione 2008 Il 15 settembre 2008, Woodson fece registrare due intercetti nella vittoria 48-25 sui Detroit Lions. Egli ritornò il secondo intercetto per 41 yard in touchdown. Woodson fu nominato miglior giocatore difensivo della lega nel mese di settembre 2008.
Il 16 dicembre 2008, Woodson fu convocato per il suo quinto Pro Bowl, il primo coi Packers.
Stagione 2009 Il 15 novembre 2009, Woodson mise a segno 9 tackle, un sack, due fumble forzati e un intercetto nella vittoria 17-7 sui Dallas Cowboys. Woodson fu il primo giocatore nella storia della NFL a far registrare un sack, due fumble forzati e un intercetto nella stessa partita. Per questa prestazione fu nominato miglior difensore della settimana della NFC.
Il 26 novembre 2009, Woodson giocò una grandissima partita nel Giorno del Ringraziamento al Ford Field contro i Detroit Lions. Egli mise a segno 7 tackle, 1 sack, 1 fumble forzato e recuperato (nella stessa giocata), 4 passaggi deviati e 2 intercetti, uno dei quali ritornato in un touchdown. Egli marcò la stella dei Lions, il ricevitore Calvin Johnson e lo limitò a sole due ricezioni per dieci yard. Anche se una di quelle fu un touchdown, Green Bay vinse la gara 34-12. Woodson fu nominato miglior difensore della NFC della settimana e vinse anche il premio di miglior difensore della NFC del mese di novembre.
Nel gennaio 2010, Woodson fu votato giocatore difensivo del mese per il mese precedente. Fu l'unico giocatore difensivo ad aver vinto tale premio per tre volte nella stessa annata, e raggiunse Barry Sanders e Mike Vanderjagt come gli unici giocatori della storia ad averlo vinto tre volte nella stessa stagione. A fine stagione, Woodson fu premiato come miglior difensore della lega per il 2009.
Egli ebbe più intercetti in quattro stagioni coi Packers (28) che nelle precedenti otto stagioni coi Raiders (17). Segnò anche più touchdown (8 contro 2) sack (6 contro 5,5) coi Packers che ad Oakland. La statistiche di Woodson migliorarono in ogni statistica difensiva da quando si unì ai Packers.
Stagione 2010 Durante la stagione 2010, Woodson mise a segno due intercetti e cinque fumble forzati per i Packers. Charles fu convocato come titolare per il suo settimo Pro Bowl. Woodson fu nominato co-capitano difensivo insieme al compagno A.J. Hawk per l'unità difensiva dei Green Bay Packers nei playoff di quell'anno. Egli fornì una grande prestazione, limitando il Pro-Bowler DeSean Jackson a sole due prese (per 47 yard) e mise a segno 5 tackle nella vittoria dei Packers sui Philadelphia Eagles il 9 gennaio 2011. Woodson giocò anche un ruolo importante nella difesa di Dom Capers nelle vittorie dei playoff contro gli Atlanta Falcons e i Chicago Bears e partì come titolare contro i Pittsburgh Steelers nel Super Bowl. Con 1,54 prima dell'intervallo del Super Bowl, Woodson si ruppe la clavicola mentre stava guidando la difesa a difendere un passaggio rubato a Mike Wallace. Un emoziato Woodson parlò ai suoi compagni di squadra durante l'intervallo. Guardando da bordocampo il secondo tempo, Woodson tifò per la sua squadra nella vittoria 31-25, e ottenne il suo primo titolo di campione NFL. Malgrado l'infortunio nella partita, Woodson finì la gara con tre tackle, due dei quali solitari.
Barack Obama disse che se i Bears avessero vinto la finale della NFC li avrebbe visti giocare nel Super Bowl XLV ma che non avrebbe guardato Green Bay. Woodson fece spedire ad Obama una maglietta dicendo: "Ci vediamo alla Casa Bianca!" e fece un discorso nello spogliatoio. Egli disse alla squadra che se il Presidente non voleva vedere i Packers giocare al Super Bowl allora loro sarebbero andati alla Casa Bianca. I Packers vinsero il Super Bowl ma non poterono recarsi alla Casa Bianca fino ad agosto a causa del Lockout della NFL. Quando essi alla fine la visitarono, Obama parlò del discorso di Woodson e della maglia autografata. Woodson rispose consegnando ad Barack Obama un certificato che affermava che Obama fosse un proprietario di minoranza dei Green Bay Packers. Barack disse anche: "Ho imparato qualcosa che molti quarterbacks hanno già imparato. Non si scherza con Charles Woodson."
Il 9 settembre 2010, malgrado gli rimanessero ancora tre anni di contratto, a un trentatreenne Woodson fu offerta un'ulteriore estensione di due anni coi Packers, aggiungendo 5 anni e 55 milioni di dollari al contratto originario. Questa estensione garantì quasi sicuramente che Woodson si sarebbe ritirato coi Green Bay Packers.
Stagione 2011