Образование получил самостоятельно. В 1858–1862 работал вычислителем в Парижской обсерватории, в 1862–1876 вычислителем в Бюро долгот в Париже, в 1876–1882 был сотрудником Парижской обсерватории.
В 1861 вышла в свет книга Фламмариона Множественность обитаемых миров, которая положила начало большой серии его популярных астрономических работ. Наиболее широкую известность получили его книги Популярная астрономия (1880) и Звезды и достопримечательности неба (1882). В конце 1882 Фламмарион получи
л в дар от одного из любителей астрономии и большого почитателя книг Фламмариона, господина Мере, усадьбу с большим домом в городке Жювизи (близ Парижа). Там Фламмарион основал обсерваторию и оставался ее директором до конца жизни.
Работы Фламмариона посвящены двойным и кратным звездам; в частно
сти, он открыл общее собственное движение нескольких широких пар звезд, доказав физическую связь между ними. Изучал цвета звезд и отдельных образований на поверхности Луны (изменения цвета в кратере Платон объяснял наличием в нем растительности). В 1876 заметил сезонные изменения темных областей на
Марсе. Многочисленные наблюдения этой планеты, выполненные Фламмарионом в обсерватории Жювизи, описаны им в книге Планета Марс и условия обитания на ней (1909); в этой книге собраны все известные наблюдения Марса начиная с 1636.
Кроме астрономии, Фламмарион занимался проблемами вулканологии, зем
ной атмосферы, климатологией. В 1867–1880 совершил несколько подъемов на воздушных шарах с целью изучения атмосферных явлений, в частности атмосферного электричества.
В 1882 основал научно-популярный журнал «Астрономия» («L'Astronomie»), писал для него статьи. В 1887 основал Французское астроном