فولرتون؛ چهل و هفتمین فضانورد ناسا می‌باشد و صد و ششمین فضانورد جهان که سابقه خلبانی و فرماندهی شاتل در دو پرواز فضایی را در کارنامه خود داشت، به حساب می‌آید.
فولرتون کار جدی خود را در نیروی هوایی در ژوئیه 1958 پس از کار کردن به عنوان مهندس طراح مکانیک در شرکت هواپیما سازی هیوز در کایورسیتی کالیفرنیا آغاز کرد. او تمرینات ابتدایی و پایه پرواز را در پایگاه هوایی بینبریج در جورجیا و پایگاه نیروی هوایی وب در تگزاس انجام داد. در سپتامبر 1959 به پایگاه پرین در تگزاس رفت تا با جنگنده 86-اف تمرین کند و بعد از دسامبر 1960 در پایگاه نیروی هوایی مک کانل در کانزاس برای تمرین برای خدمه جنگی 47-بی گماشته شد.
فولرتون پس از اتمام این تمرین به عنوان خلبان جت بمب افکن 47-بی با فرماندهی هوایی استراتژیکی سیصد و سومین گروه بمب افکن در پایگاه نیروی هوایی دیویس مونتان در آریزونا خدمت کرد. پس از فارغ التحصیلی از مدرسه خلبانی تحقیقی هوافضای نیروی هوایی آمریکا در ماه مه 1965 مسوولان پایگاه هوایی ادواردز کالیفرنیا، گزارش شایستگی او برای شرکت در طرح فضایی نظامی آزمایشگاه مداری سرنشین دار را به بخش هوانوردی در پایگاه نیروی هوایی رایت پاترسون در اوهایو دادند.
وی هنگامی از انتخاب خود در برنامه آزمایشگاه مداری سرنشین دار نیروی هوایی آمریکا به عنوان خدمه پرواز آگاه شد که خلبان آزمایشگر بخش عملیاتی بمب افکن در رایت پاترسون بود و با بیش از 9000 ساعت پرواز در پرواز با هواپیماهای 33-تی، 34-تی، 37-تی، 38-تی، 39-تی، 86-اف، 104-اف، 106-اف، 47-بی و 135-کا سی یکی از مجرب ترین خلبانان به شمار می رفت. این برنامه چند سال بعد بدون آن که عملی شود کنار گذاشته شد تا آمریکا بتواند برنامه آپولو را با سرعت پیش ببرد. فولرتون پس از لغو برنامه آزمایشگاه مداری سرنشیندار در سپتامبر 1969 فضانورد ناسا شد. او به عنوان عضو خدمه پشتیبانی فضانوردان در ماموریت های آپولو 14 و 17 خدمت کرد.
فولرتون یکی از اعضای گروه های دو نفره بود که خلبانی آزمایش فرود و پرواز شاتل های فضایی را در طی دوره ژوئن تا اکتبر 1977 به عهده داشتند. این آزمایش ها شامل پرواز آزاد مدار گرد شاتل بود. در این آزمایش ها مدار گرد اینترپرایز ابتدا با هواپیمای بوئینگ 747 به هوا برده می شد و در ارتفاع معینی رها می شد. خلبان شاتل باید آن را به صورت یک هواسر، بدون موتور فرود آورد. در جریان این پرواز، سامانه های هدایت و دستگاه های مدار گرد آزمایش می شدند. پنج پرواز آزاد که ارزیابی های بیشتری از کیفیت های پرواز مدارگرد و خصوصیات اجرایی آن طی جدا شدن آن از هواپیما، مانور و فرود و غیره انجام شد، شکل گرفت. اما سال ها طول کشید تا او به آرزویش برسد و در سفری فضایی شرکت کند.
نخستین ماموریت او به عنوان خلبان در پرواز شماره -3 شاتل فضایی از 22 تا 30 مارس 1982 به مدت هشت روز و چهار دقیقه بود که نامش را به عنوان صد و ششمین فضانورد جهان، چهل و هفتمین فضانورد آمریکا به ثبت رساند.
دومین سفر مداری فولرتن فرماندهی پرواز شماره 51- اف شاتل فضایی از 29 ژوئیه تا 6 اوت 1985 به مدت هفت روز و 22 ساعت و 46 دقیقه بود. فولرتون جمعاً 15 روز و 22 ساعت و 50 دقیقه در مدار زمین به سر برده است.
وی بعد از کناره گیری از فضانوردی در سال 1986 در پایگاه هوایی ادواردز به عنوان خلبان پژوهشگر فعالیت داشت.
چارلز فولرتن سرانجام 21 اوت 2013 (30 مردادماه 1392) درگذشت. او متاهل بود و دو فرزند از وی باقی مانده است.