Charles Leduc est né dans une famille de négociants nantais. Il commence dans la vie active, après des études sans éclats comme commis chez un oncle qui dirige une entreprise d'engrais à Nantes. Après avoir jeté un encrier à la tête de son oncle-patron, celui-ci le met à la porte et il embarque sur le premier bateau en partance. Il devient pour huit ans marin au long-cours, dont quatre années de service militaire. Cette expérience de premier ordre lui assure une parfaite maîtrise de ses sujets lorsqu'il se lance dans le dessin.
À l’issue de son service militaire, il devient l'élève de Charles Leroux à Paris, ancien élève de Corot, puis établit son atelier à Nantes, au n° 30 rue de la Fosse avec son frère Alfred Leduc, également peintre et élève de Henri Lehmann. Charles Leduc est également l'élève du peintre François-Louis Français.
C'est à Nantes qu'il dresse des portraits de navire de commerce, à la demande des armateurs, dans l'esprit des « Pierhead painters », ces peintres qui travaillent dans les plus grands ports de commerce en Amérique et en Europe au XIXe siècle. Il représente également des navires de plaisance. Artiste éclectique, il a exercé outre la profession de marin et de peintre, les métiers de mécanicien, d'ébéniste, de maquettiste et d'architecte naval. Il fut aussi le correspondant du journal Le Yacht, depuis sa fondation, ainsi que celui du Monde Illustré.
Il signe ses œuvres avec une ancre, prérogative des peintres officiels de la marine.