Charles Eames studierte Architektur an der Washington University in St. Louis und eröffnete 1930 sein eigenes Architekturbüro. 1938 wurde ihm ein Stipendium der Cranbrook Academy of Art gewährt, das ein Jahr später zu einem Lehrauftrag für Design weitergeführt wurde. 1940 gewann er mit Eero Saarinen den Organic Design in Home Furnishings-Wettbewerb des Museum of Modern Art in New York. Im gleichen Jahr wurde er Leiter der Abteilung für Industriedesign der Cranbrook Academy of Art.
Charles Eames heiratete 1929 Catherine Woermann, mit der er 1930 die Tochter Lucia bekam. Nachdem die Ehe 1941 scheiterte, heiratete er im gleichen Jahr Ray Kaiser.
Zusammen mit seiner Ehefrau Ray entwickelte er während des Zweiten Weltkrieges im Auftrag der US-Regierung und verschiedenen Flugzeugherstellern unter anderem Flugzeugteile, Beinschienen und Tragbahren aus dreidimensional verformten Sperrholzplatten. Aus der Technik des Verbiegens von Schichtholz unter Dampf leitete er verschiedene Möbelentwürfe ab (Plywood Group). Später wandte er sich bei Möbelentwürfen dem Fiberglas und dem Aluguss zu. Als herausragendes Produkt hat der Lounge Chair bis heute Gültigkeit. Die Zusammenarbeit mit Herman Miller umfasste nicht nur das Design von Möbelstücken, sondern die Konzeption der kompletten Produktlinien bis zu den Hänge-Etiketten, was eine für die damalige Zeit äußerst ungewöhnliche Form der Mitbestimmung der Designer war. Charles Eames arbeitete gemeinsam mit seiner Frau in verschiedenen Bereichen wie Architektur, Ausstellungskonzeption, Fotografie und Multimedia-Präsentationen. Sein Werk wird heute im Eames Office das von seinem Enkel Eames Demetrios geleitet wird verwaltet, gepflegt und vermarktet, die Eames Foundation erhält das Eames House.
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