Ses parents sont des Juifs polonais qui exerçant le métier de marchands forains. À partir de 1942, pendant l'Occupation, il est placé chez des paysans, à Marlhes dans l'actuel parc régional du Pilat (Loire). Son père est déporté et finit assassiné à Auschwitz en .
Il travaille en tant qu'électricien à l'usine Schneider[4].
En , Charles Fiterman, qui adhère au PCF en 1951, devient secrétaire de Waldeck Rochet. Il est ensuite secrétaire de Georges Marchais. Élu conseiller général de Villejuif (1973-1979), il est ensuite élu député du Val-de-Marne (1978-1981), puis du Rhône (1986-1988). Après la victoire de François Mitterrand à l'élection présidentielle de 1981, il fait son entrée avec trois autres communistes dans le gouvernement de Pierre Mauroy, en tant que ministre chargé des Transports et no 4 dans l'ordre protocolaire. C'est notamment pendant son exercice qu'est votée la loi d'orientation des transports intérieurs (LOTI) qui régit toujours l'organisation des transports en France aujourd'hui. C'est grâce à cette loi que seront sauvés les Chemins de fer de la Corse permettant à Charles Fiterman le de confier sa gestion à la SNCF pour les sauver de la faillite technique et financière. Le TGV est mis en fonction en septembre 1981 sur la ligne Paris-Lyon. En Île-de-France en 1982, les salariés bénéficient désormais d'un remboursement partiel de leur carte Orange par leur entreprise, ou l'administration. À la RATP, la première classe est supprimée dans le métro aux heures de pointe (6h-9h, 17h-23h). Le tramway, abandonné dans les années 1950 à la suite du lobbying intensif de l'industrie automobile, est réhabilité.
Fiterman s'oppose à Pierre Mauroy lors de la grève des camionneurs de , refusant de suivre le Premier ministre qui veut envoyer l'armée pour la briser. Il reste 37 mois à ce poste, jusqu'à ce que le comité central du PCF décide, le , que les communistes ne participeront pas au gouvernement de Laurent Fabius. Avec les trois autres ministres communistes, il quitte alors le gouvernement.
En 1993, il est largement battu (42,72 % des voix) dans la 4e circonscription de la Loire, dont le sortant communiste ne se représentait pas.
En 1994, il quitte le comité central du PCF et le parti[2] et participe, avec des personnalités et militants issus de différentes organisations, dont les refondateurs du PCF, à la création de la Convention pour une alternative progressiste (CAP), petite organisation politique française aujourd'hui dissoute. Celle-ci soutient la candidature de Dominique Voynet à l'élection présidentielle de 1995.
Charles Fiterman participe au nom de la CAP aux Journées d'été des Verts en 1996, où est lancé le processus de la « gauche plurielle », aux côtés de Dominique Voynet, Lionel Jospin et Robert Hue.
Il est maire du village de Tavernes, dans le haut Var, de 1989 à 2001. Lors de sa démission il laisse sa place de maire à sa première adjointe, Danielle Sault. Il reste premier adjoint de 2001 à 2014. Il est également membre du conseil d'administration du think tankNotre Europe[6].
Il a publié en 2005 aux éditions du Seuil un livre intitulé Profession de foi - Pour l'honneur de la politique. Il y retrace son parcours politique, s'emploie à tirer quelques leçons des échecs du communisme, et avance des propositions pour l'avenir de la gauche.
Philippe Lefait, journaliste à France 2, dans son livre Quatre ministres et puis s’en vont…, aux éditions de l'Atelier, 1995, revient sur l’itinéraire de Charles Fiterman et des trois autres ministres communistes de 1981 à 1984 (Anicet Le Pors, Jack Ralite et Marcel Rigout) pendant leur période ministérielle et celle qui l’a suivie.
