Carême urodził się Paryżu, ale został opuszczony w 1792 roku, ponieważ jego rodzice byli bardzo biedni. Pracował jako chłopiec kuchenny w taniej paryskiej kawiarni w zamian za pokój i jedzenie. W 1798 r. został uczniem Sylvaina Bailly’ego, słynnego pâtissier (piekarza ciast) ze sklepem w pobliżu Palais-Royal.
Carême zyskał sławę w Paryżu dzięki swoim tortowym centrom, które Bailly umieszczał w witrynie pâtisserie. Miały one niekiedy kilka stóp wysokości i były wykonane wyłącznie z produktów spożywczych, takich jak cukier, marcepan i ciasto. Wzorował je na świątyniach, piramidach i starożytnych ruinach, o których czytał w książkach, które studiował we francuskiej bibliotece narodowej (Bibliothéque Nationale). Niektóre z jego cukrowych dzieł były tak mocne, że nadworni błaźni mogli na nich tańczyć, aby zabawiać króla.
Carême pracował również dla innych osób, na przykład francuskiego dyplomaty i smakosza Charlesa Maurice’a de Talleyrand-Périgorda oraz innych członków paryskich wyższych sfer, w tym Napoleona. Pracując w prywatnych kuchniach, szybko poznał dania główne.
Napoleon nie był zainteresowany wyszukanym jedzeniem, ale wiedział o kontaktach towarzyskich, które były ważne dla dyplomatów. W 1804 r. dał Talleyrandowi pieniądze na zakup Château de Valençay. Kiedy Talleyrand przeniósł się tam, wziął Carême z nim.
Carême został ustawiony test przez Talleyrand: musiał stworzyć cały rok warte menu, bez powtarzania ich, i używać tylko żywności, która była w sezonie. Carême zdał ten test i ukończył szkolenie w kuchni Talleyranda. Kiedy Napoleon został pokonany, Carême udał się na pewien czas do Londynu i służył jako szef kuchni księcia regenta, późniejszego Jerzego IV. Wrócił do Europy, by pracować dla cara Aleksandra I w Petersburgu, a następnie powrócił do Paryża, gdzie był szefem kuchni bankiera Jamesa Mayera Rothschilda.
Zmarł w Paryżu w wieku 48 lat i został pochowany w Cimetière de Montmartre na Montmartrze.