Joëlle Charlier étudie le chant au Conservatoire Royal de Mons et ensuite au conservatoire de Maastricht avec Axel Everaert. Elle a participé aux International Lied Master Classes à Bruxelles, sous la direction de Udo Reinemann. Elle se produit en tant que soliste dans le répertoire d'oratorio et d'opéra avec différents ensembles dont la Chapelle des Minimes, le Choeur de Chambre de Namur, la Klassische Philharmonie de Bonn, l'Orchestre Philharmonique de Liège,...
On a pu la voir dans Le médecin malgré lui de Gounod (production Royaumont), dans le rôle de La Périchole et de La Grande Duchesse de Gerolstein d'Offenbach à Bruxelles, dans Clivia de Nico Dostal dans L'Enfant et les sortilèges de Ravel à Liège, dans le rôle de Mary dans Der Fliegende Holländer de Wagner (débuts à l'Opéra de Liège), en Blumenmädchen dans Parsifal de Wagner et en Magd dans Elektra au Vlaamse Opera, en Fragoletto dans Les Brigands d'Offenbach à Aachen, Irma dans l'adaptation des Bijoux de la Castafiore, en Beatrix dans Les Bavards d'Offenbach, dans le rôle titre dans La Belle Hélène d'Offenbach, ...
Elle chante aussi dans plusieurs projets de musique contemporaine : Hannah dans La Lumière Antigone (Le Nouvel Ensemble Contemporain - Suisse) et Tirésia dans Nous sommes éternels (Opéra de Metz), deux opéras de Pierre Bartholomée, Kronprinz Friedriech de Siegfried Matthus (Rheinsberg Festival).
Joëlle Charlier est lauréate de "The International Singing Competition of Kammeroper Schloss Rheinsberg", de "The International Armel Singing Competition", ce qui l'amènera à chanter le rôle de Jocasta dans Oedipus Rex de Stravinskyen Hongrie et en Pologne, et elle obtient le Premier Prix du concours international d'Opérette et d'Opéra Comique de l'UPMCF à Paris.
Joëlle rejoint régulièrement les choeurs de La Monnaie, du Vlaamse Opera, du Choeur de Chambre de Namur et du Vlaams Radio Koor.
Durant la saison 2021/2022, elle chante le rôle d'Emeline dans le spectacle King Arthur de Sofia Betz sur la musique de Purcell (Compagnie Dérivation), le rôle de la sorcière dans Doornroosje de Humperdinck (Brussels Operette Theater) ainsi que dans Hans en Grietje, spectacle scolaire de la compagnie Opera Caramba. Elle rejoint également l'Ensemble Eyas.