Ella era la hija de Sigge Pantzerhielm Thomas (1886-1944) y Signe Dorothea Undset (1887-1973).
Charlotte completó una maestría en arqueología en 1946 en la Universidad de Oslo, escribiendo su tesis sobre vestuario y joyas vikingas.
Posteriormente, fue contratada como conservadora en la Universidad, y fue la primera mujer empleada permanentemente en el museo del personal científico.
Blindheim recibió la Medalla de oro al Mérito del Rey ( Kongens fortjenstmedalje ) durante 1987.
Ella murió en 2005 y fue enterrada en el gravlund Vår Frelsers en Oslo en la tumba familiar.