Родился в 1757 году в Париже в бедной семье. Учился в бесплатной Рисовальной школе, затем у скульптора Шарля Антуана Бридана, затем в Королевской академии в Париже. Во время Великой Французской революции Картелье был одним из скульпторов, привлечённых к работе над декором церкви Святой Женевьевы в Париже во время её перестройки в Пантеон.
После Реставрации Бурбонов Картелье не только не утратил своего положения приближенного к власти скульптора, но и упрочил его. В 1824 году он даже был награждён королевским орденом Святого Михаила. В те же годы Картелье было поручено создать конный памятник королю Людовику XIV для установки в Версале. Однако, на момент смерти скульптора была готова лишь лошадь, так что оканчивать памятник пришлось ученику Картелье — Луи Петито.
Также Картелье создал статую короля Людовика XIII для его памятника в Реймсе. Этот памятник, созданный ещё до Французской революции скульптором Жаном-Батистом Пигалем, состоял из статуи короля на постаменте сложной формы, основание которого было украшено рядом дополнительных скульптур. В годы Французской революции статуя короля была сброшена и утрачена, но постамент со всеми прочими фигурами уцелел. После Реставрации Бурбонов Картелье изготовил только новую статую самого монарха, которая была водружена на прежний постамент.
Выполнял скульптор и заказы на создание надгробных памятников, среди которых выделяется надгробие директора Лувра барона Доминика Виван-Денона (1747–1825) на парижском кладбище Пер-Лашез. После создания надгробия Виван-Денона, Картелье получил заказ от близких друзей покойного, Евгения Богарне и Гортензии Богарне, на создание надгробного памятника их матери, императрице Жозефине, первой жене императора Наполеона. Картелье создал величественное и, в то же время, сдержанное надгробие, композиционным центром которого стала статуя коленопреклоненной Жозефины, выполненная по образцу её изображения на картине Жака-Луи Давида «Коронация Наполеона». Это надгробие находится в церкви в Мальмезоне, поблизости от усадьбы, где императрица провела последние годы.
В 1832 году Пьер Картелье скончался в Париже и был похоронен на кладбище Пер-Лашез.
Marie-Nicolas Bouillet et Alexis Chassang (dir.), «Pierre Cartellier» dans Dictionnaire universel d’histoire et de géographie, 1878.
Pierre Kjellberg, Le Nouveau Guide des statues de Paris, Paris, La Bibliothèque des Arts, 1988.
Simone Hoog, préface de Jean-Pierre Babelon, avec la collaboration de Roland Brossard, Musée national de Versailles. Les sculptures. I, Le musée, Paris, Réunion des musées nationaux, 1993.
«Cartellier, Pierre», Encyclopédie des gens du monde, répertoire universel des sciences, des lettres et des arts, t. 5, Paris, 1835, p. 7
