Bei den Olympischen Spielen 2008 in Peking belegte der Stürmer mit der Nationalmannschaft den neunten Platz unter zwölf Teams. Vier Jahre später erreichten die Belgier bei den Olympischen Spielen 2012 in London den fünften Platz. Im Jahr darauf war Belgien Gastgeberland der Europameisterschaft in Boom. Vor heimischem Publikum verloren die Belgier im Finale mit 1:3 gegen die deutsche Mannschaft. 2014 trafen die Belgier und die Deutschen bei der Weltmeisterschaft in Den Haag im Spiel um Platz 5 aufeinander, die Belgier gewannen mit 4:2. Ebenfalls Fünfte wurden die Belgier bei der Europameisterschaft 2015 in London. 2016 bei den Olympischen Spielen in Rio de Janeiro gewannen die Belgier im Halbfinale mit 3:1 gegen die Niederländer. Im Finale unterlagen sie den Argentiniern mit 2:4. Charlier erzielte im Turnierverlauf vier Feldtore und war damit hinter Tanguy Cosyns erfolgreichster Torschütze seiner Mannschaft.