Marguerite Julie Charpentier est la fille de François Philippe Charpentier (1734-1817), dessinateur et graveur, qui, grâce à son invention du procédé de la gravure à l’aquatinte, s’est vu attribuer le titre de mécanicien du roi et un logement au palais du Louvre. M. J. Charpentier apprend le dessin auprès de son père et commence le modelage de l’argile dès l’enfance. Elle reçoit aussi quelques leçons privées du sculpteur Augustin Pajou (1730-1809) mais ne bénéficie d’aucune formation académique. Elle fait ses débuts sur la scène artistique parisienne très jeune, à l’âge de dix-sept ans. Elle expose ainsi en 1787, au Salon de la correspondance, un buste de Vierge et un bas-relief représentant le duc d’Orléans (non localisés). Spécialisée dans le genre du portrait, elle révèle un talent évident dans l’art du modelage, associant recherche de vérité psychologique, souci de réalisme dans le rendu des détails et une élégante dextérité dans la finition des surfaces (Buste d’homme, 1791, Saint-Quentin, musée Antoine Lécuyer). S’affirmant comme sculptrice, elle envoie au Salon de 1793 un ensemble de dix œuvres, dont son Autoportrait (non localisé).

De 1787 à 1824, quarante et une de ses sculptures sont acceptées au Salon, ce qui fait de M. J. Charpentier l’une des rares femmes à poursuivre une carrière officielle de statuaire, tentant de vivre de son art sous la Révolution, l’Empire puis la Restauration. L’artiste reçoit régulièrement des commandes publiques à partir de 1806 : elle collabore au décor de l’actuelle colonne Vendôme, en livrant quatre reliefs ; elle sculpte aussi un bas-relief en marbre représentant une allégorie de la ville de Blois pour une fontaine (Blois, square Henri-Lévy) ainsi que deux reliefs, La Chirurgie et La Géographie, en 1816 et en 1821, pour la base du projet (jamais abouti) de fontaine monumentale place de la Bastille, à Paris. Son talent de portraitiste lui vaut la commande du décor du musée Napoléon (actuel musée du Louvre), de deux bustes en marbre rétrospectifs et commémoratifs, l’un de l’architecte Pierre Lescot (1814), destiné à la salle des Fleuves (Versailles, musée national des châteaux de Versailles et de Trianon), l’autre du peintre le Dominiquin (1819) pour la décoration des galeries (Paris, musée du Louvre). Elle sculpte également les effigies du colonel François-Louis Morland (1808, œuvre présumée détruite dans l’incendie des Tuileries en 1871, moulage conservé au château de Versailles), de Joseph-Marie Vien (1819, Montpellier, musée Fabre) et de Clémence Isaure (1822, Toulouse, musée des Augustins).

Célibataire, M. J. Charpentier vit avec ses parents et sa sœur Adélaïde aux Gobelins, où son père a reçu l’autorisation de s’installer lors de la suppression des logements du Louvre lors de la Révolution. Faisant face à d’importantes et permanentes difficultés financières, elle s’adresse en 1801 au Muséum d’histoire naturelle pour obtenir un poste de préparatrice de spécimens naturalisés. Se consacrant dès lors à la taxidermie en parallèle de son activité de sculptrice, elle travaille pendant vingt ans dans cette institution, qui conserve de sa main les bustes en plâtre d’Étienne Geoffroy Saint-Hilaire (1802) et de Georges Cuvier (1804). Elle n’en devient officiellement salariée qu’à l’âge de cinquante-six ans, peu de temps après avoir abandonné la sculpture. En 1830, l’administration du Muséum la loge au premier étage d’un de ses bâtiments. Elle entre en 1843 à l’hospice pour femmes de la Salpêtrière, où elle meurt deux ans plus tard dans le plus grand dénuement, déjà oubliée de ses contemporain·e·s.