Carême nacque a Parigi, ma fu abbandonato nel 1792 perché i suoi genitori erano molto poveri. Lavorò come sguattero in un caffè parigino a buon mercato in cambio di una stanza e del cibo. Nel 1798, fu apprendista di Sylvain Bailly, un famoso pâtissier (pasticciere) con un negozio vicino al Palais-Royal.
Carême guadagnò fama a Parigi per i suoi centrotavola, che Bailly metteva nella vetrina della pâtisserie. I centrotavola erano a volte alti diversi metri, ed erano fatti solo di prodotti alimentari come lo zucchero, il marzapane e la pasta. Li modellava su templi, piramidi e rovine antiche di cui aveva letto nei libri che aveva studiato alla biblioteca nazionale francese (Bibliothéque Nationale). Alcuni dei suoi lavori di zucchero erano così forti che i giullari di corte potevano ballarci sopra per intrattenere il re.
Carême lavorò anche per altre persone, per esempio il diplomatico e gourmand francese Charles Maurice de Talleyrand-Périgord, e altri membri dell’alta società parigina, incluso Napoleone. Quando lavorava nelle cucine private imparò rapidamente a conoscere i piatti principali.
Napoleone non era interessato ad avere cibo di lusso, ma sapeva dei contatti sociali che erano importanti per i diplomatici. Nel 1804, diede a Talleyrand dei soldi per comprare il Château de Valençay. Quando Talleyrand si trasferì lì, portò Carême con sé.
Carême fu messo alla prova da Talleyrand: doveva creare un intero anno di menu, senza ripeterli, e usare solo cibo di stagione. Carême superò la prova e terminò la sua formazione nelle cucine di Talleyrand. Quando Napoleone fu sconfitto, Carême andò a Londra per un periodo e servì come chef de cuisine del Principe Reggente, poi Giorgio IV. Tornò in Europa per lavorare per lo zar Alessandro I a San Pietroburgo, prima di tornare a Parigi, dove fu chef del banchiere James Mayer Rothschild.
Morì a Parigi all’età di 48 anni, ed è sepolto nel Cimetière de Montmartre a Montmartre.