Aînée de quatre enfants, Charlotte Delbo est la fille d'un chef monteur-riveteur, issu d'un milieu modeste.

Elle adhère en 1932 aux Jeunesses communistes puis rencontre en 1934 Georges Dudach, qu'elle épouse.

En 1937, elle devient l’assistante de Louis Jouvet au théâtre de l'Athénée. Elle part avec la troupe en mai 1941 pour une tournée en Amérique latine sous l'égide du gouvernement de Vichy. Mais quand elle apprend en septembre 1941 la mort sous la guillotine de Jacques Woog, un jeune architecte de leurs amis, elle décide de rejoindre son mari en France et entre dans la Résistance.

Ils font partie du « groupe Politzer », en charge de la publication des Lettres françaises dont Jacques Decour était rédacteur en chef. Georges Politzer, le philosophe communiste qui avait donné son nom à ce groupe, est fusillé en mai. Charlotte et son mari sont arrêtés le 2 mars 1942. Il sera fusillé au fort du Mont-Valérien[1], le 23 mai 1942, à l'âge de 28 ans.

D’abord incarcérée à la prison de la Santé, à Paris, puis transférée au fort de Romainville pendant un an, elle est passée par Compiègne pour être immédiatement déportée ensuite à Auschwitz, par le convoi du 24 janvier 1943, un convoi de 230 femmes dont elle racontera le destin, après la guerre[1]. Elle est l’une des 49 femmes rescapées de ce convoi et portera, le reste de sa vie, le numéro 31661 tatoué sur le bras. Envoyée à Ravensbrück parmi un petit groupe de huit, le 7 janvier 1944. Libérée par la Croix-Rouge le 23 avril 1945, elle est rapatriée en France le 23 juin 1945 en passant par la Suède.

Après la guerre, elle travaille de nouveau avec Louis Jouvet de septembre 1945 à avril 1947, puis pour l’ONU puis, à partir de 1961, au CNRS, avec le philosophe Henri Lefebvre qui avait travaillé avec Georges Politzer avant guerre.

Elle écrit une œuvre faite de récits, de pièces de théâtre et de poèmes, essentiellement autour de la déportation. Ses livres figurent parmi les plus forts sur ce sujet, aux côtés des