L’enfant naquit discrètement le 14 mars 1817, de parents inconnus, et fut enregistré à la mairie de Dijon sous le seul prénom de Charles. Élevé par le Dr Félix Descuret, il fit ses études au petit séminaire de Plombières-lès-Dijon, puis commença sa médecine à Dijon et obtint son doctorat à Paris en 1841 avec une thèse très originale : Exposition des connaissances de Galien sur l’anatomie, la physiologie et la pathologie du système nerveux.
Protégé par les de Broglie, marié et père de deux fils, il vivra toujours très étroitement, exerçant à ses débuts des fonctions peu lucratives de médecin des écoles et des bureaux de bienfaisance. Bien introduit dans les milieux intellectuels, il délaisse rapidement l’exercice de la médecine pour son histoire : chargé de cours en 1846, professeur en 1864 au Collège de France, bibliothécaire de l’Académie de médecine, il est nommé à la Mazarine en 1849 et y reste jusqu’à son décès. Il se consacre aussi à des missions d’exploration érudite, à la recherche de manuscrits anciens dans les principales bibliothèques d’Europe ; le plus célèbre de ses compagnons de voyage fut Ernest Renan. En 1870, la chaire d’histoire de la médecine est créée pour lui, mais il s’y révèle piètre pédagogue. Dans les loisirs, s’il aimait retrouver le Dijon de sa jeunesse, il appréciait le calme de sa petite maison du Mesnil-le-Roi, où il jardinait avec Émile Littré. Avec celui-ci, il gravite dans le cercle des historiens positivistes : les textes manuscrits sont des faits, qu’il faut collecter et traduire ; il traduit donc Galien, Hippocrate, Oribase, Rufus d’Éphèse, etc.
D’une foisonnante bibliographie, les chercheurs retiennent surtout son célèbre Dictionnaire des antiquités grecques et romaines, dix volumes posthumes (1877-1919), soigneusement préparéà partir de 1855. « Le Daremberg » est à l’érudition française ce que sera plus tard « le Pauly-Wissova » à l’érudition allemande : un monument d’une très haute tenue scientifique. Maintenant vieilli, il reste cependant inégalé dans la maîtrise des sources textuelles.
À sa mort, survenue le 24 octobre 1872, sa bibliothèque de près de douze mille ouvrages fut déposée à l’Académie de médecine de Paris, avec quatre-vingt-dix volumes de notes manuscrites dont beaucoup sont une mine de renseignements sur l’érudition du XIXe siècle.
Anatole de Charmasse, J.-G. Bulliot, président de la Société éduenne, …, sa vie et son œuvre, Autun, 1905, 279 p. (t. à p. des Mémoires de la Société éduenne, t.31-33).