Den 27-årige tillbringade förra säsongen på lån på Chesterfield, poäng 15 mål i 38 framträdanden för Spireites.
Novak har ingått ett treårigt avtal i The Valley och blir Addicks tredje signering av sommaren.
"Lee har visat en konsekvens på både Championship och League One nivå och är en beprövad målgörare," Charlton chefen Russell Slade berättade klubbens webbplats.
Novak gick Birmingham från Huddersfield sommaren 2013 och gjorde 12 mål i 69 utflykter för Blues.
Samtidigt har Charlton-strejkaren Igor Vetokele anslutit sig till Belgiska Pro League-sidan Zulte-Waregem på en säsongslång låneaffär.
Zulte-Waragem har möjlighet att köpa den 24-åriga Angola International som en del av affären.
Vetokle flyttade till sydöstra London sommaren 2014 och gjorde två mål i 18 framträdanden i 2015-16.
Hitta alla de senaste fotbollsöverföringarna på vår dedikerade sida.
League Ena sidan Charlton Athletic har undertecknat Lee Novak efter strejkarens avgång från Birmingham.