Elève à l’École nationale supérieure des Beaux-Arts et des architectes Peyre, Blouet et Duban, Charles Questel entreprit une carrière d’architecte au service des institutions publiques à partir des années 1820, et gravit tous les échelons de la commission des Monuments historiques et du Conseil général des Bâtiments civils. Il se fit notamment connaître par la construction de l’église Saint-Paul de Nîmes entre 1839 et 1849, celle de la préfecture de Grenoble, en 1861-1866, et du musée-bibliothèque de cette ville, en 1872-1876, ou l’hôpital Sainte-Anne de Paris, ouvert en 1867.
Il devint en 1849 l’architecte du palais de Compiègne et du château de Versailles, où il allait exercer pendant trente ans. De ses travaux à Versailles, on retiendra l’aménagement du manège de la Grande Écurie, la restauration des parties hautes de la cour de Marbre et de la Chapelle royale.
Charles Questel est également à l'origine de deux constructions nouvelles : le musée des Voitures de Trianon (créé en 1851, détruit en 1978 pour la reconstruction du Pavillon frais) ; et l’escalier de l’aile du Nord, auquel on a donné son nom, et qui jouxte l’Opéra Royal. Cet escalier vint remplacer celui construit par son prédécesseur, Frédéric Nepveu, sous la monarchie de Juillet.
Questel fut aussi chargé du décor des Grands appartements pour la visite de la reine Victoria en 1855, une réalisation éphémère dont un album de photographies de Disdéri conserve le témoignage.