Charpentier har jobbet med å utvikle CRISPR-teknologien, som kan brukes til å forandre genmateriale ned til molekylnivå. Denne teknologien har blitt kalt genredigering, siden den er mer direkte inngripende i DNA-materialet enn andre former for genmanipulasjon. Hun har siden 2013 hovedsakelig arbeidet for institusjoner i Tyskland, deriblant Medizinische Hochschule Hannover (2013–2015) og Max-Planck-Gesellschaft (2015–).