Laurent Charpentier commence le théâtre à Biarritz au Théâtre du Versant (Gaël Rabas) et au Théâtre du Rivage (Pascale Daniel-Lacombe). Il se forme ensuite au Conservatoire national supérieur d’Art Dramatique de Paris dans les classes de Dominique Valadié et Catherine Hiegel. Comme comédien, au théâtre, il joue auprès de nombreux metteurs en scène à commencer par Bernard Sobel mais aussi Alain Françon, Lukas Hemleb, Brigitte Jaques-Wajeman, Emmanuel Demarcy-Mota, Jeanne Champagne, Frédéric Maragnani, Caterina Gozzi, Matthieu Roy, Jonathan Châtel, Sandrine Lanno, Émilie Rousset, Régis de Martrin-Donos, Julia Vidit...

Il travaille aussi régulièrement avec Mirabelle Rousseau (Le TOC), créant plusieurs spectacles / expérimentations du langage: Ma Langue de Tarkos, Comment j’ai écrit certains de mes livres de Raymond Roussel, Les Tables tournantes, Un après-midi avec Stéphane Mallarmé. Avec la Compagnie Les Brigands et Nicolas Ducloux il imagine et met en scène le spectacle musical Hervé comment?
Depuis 2007, il noue une intense collaboration avec Philippe Minyana qui lui écrit le solo J’ai remonté la rue et j’ai croisé les fantômes, puis les pièces Sous les arbres, De l’amour et 21 rue des Sources (mises en scène de l’auteur).
En 2022, Laurent met en scène la pièce Frères et Sœur avec Pauline Lorillard et Pierre Moure au Théâtre de la Ville (Espace Cardin). En 2023, il joue dans La Mort d’Empédocle, mise en scène par Bernard Sobel dans Ma Séraphine de Patrice Trigano. Il met en scène et interprète Grand-Duc à Théâtre Ouvert, et Enquête sur la Toison dOr de Corneille au Festival du Neubourg. En 2024, pour les 800 ans de l’Église Saint-Eustache à Paris, il conçoit et met en scène un spectacle déambulatoire Le Mystère Saint-Eustache (Riding The Stag). Laurent Charpentier enregistre également de nombreuses dramatiques pour Radio France et des livres audio pour les Éditions Sixtrid.

Au cinéma et à la télévision, il tourne avec Philippe Garrel, Nicolas Klotz, Bernard Stora, Renaud Bertrand, Caroline Deruas. Il est également professeur d’art dramatique au Cours Florent où il dirige un enseignement spécialisé sur le vers. En 2021, il fonde la compagnie Théâtre O, dont François Regnault est président.