Under åren 1989–1990 arbetade Charlotte Brogren som projektledare vid AGA Innovation AB. Hon var projektingenjör vid ÅF-IPK 1990–1995. Därefter arbetade hon inom ABB och hade ledande befattningar inom ABB:s forsknings- och utvecklingsorganisation.
Hon var generaldirektör och chef för Vinnova från den 1 september 2009 till 9 oktober 2017.[1]
Sedan 11 februari 2016 är Brogren styrelseordförande i det norska teknologiföretaget Q-Free ASA.[2]
Brogren invaldes 2005 som ledamot av Ingenjörsvetenskapsakademien. 2015 listade Ny Teknik Brogren på plats 7 av Sveriges mest inflytelserika inspirerande kvinnliga ingenjörer.[3]