Charles Eames arbeitet bereits als Architekt, als er in Kontakt mit Eliel Saarinen kommt, dem Leiter der Cranbrook Academy of Art in Bloomfield Hills, Michigan. 1938 bietet Eliel Saarinen ihm ein Stipendium an der Cranbrook Academy an, Charles Eames studiert dort Formgebung und Architektur. 1939 wird er selbst Lehrer für Design, 1940 Leiter des Fachbereichs Industriedesign. Auch die Freundschaft mit dessen Sohn, Eero Saarinen, ist für Charles Eames richtungweisend. Gemeinsam nehmen sie 1940 an dem vom Museum of Modern Art in New York ausgeschriebenen Wettbewerb "Organic Design in Home Furnishings" teil. Ihr Hauptentwurf, ein Armlehnstuhl mit einer durchgehenden, dreidimensional geformten Sperrholzschale für Sitz und Rücken, wird im Wettbewerb prämiert. Er erweist sich allerdings als ungeeignet für die Massenproduktion. Bei der Arbeit an den Entwürfen, die Charles und Eero zum Wettbewerb einreichen, sind auch Harry Bertoia, Don Albinson, der auch später im Eames Office maßgeblich mitwirkt, sowie Ray Kaiser beteiligt. Charles Eames heiratet Ray Kaiser 1941, das Paar zieht nach Los Angeles. Die Versuche, eine effektive und preiswerte Methode für die dreidimensionale Verformung von Sperrholz zu finden, führen sie in ihrer Wohnung mit der Presse "Kazam! Machine" weiter. 1942 gründen Charles und Ray Eames die Plyformed Wood Company, für die US Navy stellen sie Beinschienen und Krankentragen aus geformtem Sperrholz her. Wegen finanzieller Schwierigkeiten verkaufen sie den Betrieb an die Evans Product Company, wo Charles Eames Abteilungsleiter für Forschung und Entwicklung wird. Im Eames Office entstehen weitere Prototypen von Sperrholz-Möbeln, die das MoMA 1946 in der Einzelausstellung "New Furniture by Charles Eames" zeigt. Darunter ist der "Lounge Chair Metall" mit Stahlrohrrahmen sowie der "Lounge Chair Wood", der aus mehreren geformten Holzelementen zusammengesetzt ist und auf dem Entwurf von 1940 basiert. Seine Weiterentwicklung mit Armlehnen wird zum Prototyp des berühmten und aufwändigen Lounge Chair "Nr. 670" mit dem Fußschemel "Nr. 671" von 1956. Ray und Charles Eames experimentieren Ende der 1950er Jahre auch mit Fieberglas, es entsteht die revolutionäre "Plastic Shell Group" mit dem Sitz "La Chaise" von 1948, dem "Dining Armchair Rod" und dem "Rocking Armchair Rod" von 1948-1950. Von 1958 ist die "Aluminium Group". Charles und Ray Eames' Möbelentwürfe werden überwiegend von Herman Miller und Vitra hergestellt.