Hun var datter av hertug Frederik Vilhelm av Slesvig-Holsten-Sønderborg-Augustenborg og Sophie Amalie Ahlefeldt, datter av storkansler Frederik Ahlefeldt. Den 17. oktober 1726 giftet hun seg med sin fetter Philip Ernst av Slesvig-Holsten-Sønderborg-Glücksborg. Etter tre års ekteskap døde han den 12. november 1729. Charlotte Marie overlevde sin mann med 30 år. Hun døde den 30. april 1760 og ble begravet i Glücksborgernes kapell på Sønderborg slott.