Charlesas Kao, septintajame dešimtmetyje atradęs kai kurias stiklo fizikines savybes, padėjo pamatus greitaeigiam duomenų perdavimui informacijos amžiuje ir yra žinomas kaip „optinių skaidulų ryšio tėvas“. Prieš novatorišką dr. Kao darbą buvo plačiai manoma, kad stiklo pluoštai netinka kaip informacijos laidininkai dėl didelių signalo nuostolių, kuriuos sukelia šviesos sklaida. Dr. Kao suprato, kad kruopščiai išvalius stiklą, galima sukurti smulkių pluoštų pluoštus, kurie galėtų perduoti didelius informacijos kiekius dideliais atstumais su minimaliu signalo slopinimu ir galėtų pakeisti varinius laidus ryšiui. 2009 m. Nobelio fizikos premiją jis pasidalijo su kanadiečių fiziku Willardu S. Boyle'u (1924–2011) ir amerikiečių mokslininku George'u E. Smithu (1930–). Kartu jie išrado krūviu susietą įtaisą optinei informacijai paversti elektriniais signalais. Optiniai pluoštai ir krūviu susieti įtaisai leidžia naudoti plačiajuostį ryšį, nuo kurio priklauso šiuolaikinė medicininė informatika ir elektroninė leidyba, kaip ir specialūs vaizdo gavimo įtaisai oftalmologiniuose prietaisuose ir mikroskopuose.

Charlesas Kao gimė 1933 m. lapkričio 4 d. Šanchajuje, Kinijoje. Jo tėvas, teisininkas, 1925 m. įgijo teisės daktaro laipsnį Mičigano universitete, o vėliau tapo profesoriumi Soochow universitete Šanchajuje. Vaikystėje dr. Kao namuose su korepetitoriumi studijavo klasikinę kinų literatūrą, o anglų ir prancūzų kalbas mokėsi tarptautinėje mokykloje Šanchajuje.

1948 m. dr. Kao su šeima persikėlė į Honkongą. 1952 m. dr. Kao baigė vidurinę mokyklą Šv. Juozapo koledže. Vėliau jis išvyko į Angliją, kur baigė bakalauro studijas elektrotechnikos srityje Vulvičo politechnikos institute (dabar Grinvičo universitetas). 1965 m. dr. Kao įgijo elektrotechnikos daktaro laipsnį Londono universitete ir dirbo inžinieriumi Standartiniame telefonų ir kabelių tyrimų centre Harlou mieste, Anglijoje.

1970 m. jis prisijungė prie Honkongo Kinijos universiteto, kur įkūrė Elektros inžinerijos katedrą. 1974 m. jis persikėlė į Roanoką, Virdžinijos valstiją, JAV, ir dirbo ITT korporacijoje („Standard telephone and cable“ patronuojančioje įmonėje) vyriausiuoju mokslininku, o vėliau – inžinerijos direktoriumi. Šiuo laikotarpiu buvo pateikta daug svarbių su šviesolaidžiu susijusių patentų. 1982 m. jis buvo paskirtas pirmuoju ITT vykdomuoju mokslininku ir persikėlė į Konektikutą, kur taip pat dirbo Jeilio universiteto docentu. 1987 m. dr. Kao grįžo į Honkongo Kinijos universitetą kaip viceprezidentas. Jis išėjo į pensiją 1996 m. ir nuo to laiko ėjo vizituojančio profesoriaus ir įvairias garbės pareigas.

2004 m. dr. Kao buvo diagnozuota Alzheimerio liga, ir jis su žmona May-wan, buvusia „Fortran“ programuotoja, su kuria jis susipažino studijuodamas Londone šeštajame dešimtmetyje, galiausiai persikėlė į Kaliforniją, kad būtų arčiau savo vaikų. Po to, kai dr. Kao buvo įteikta Nobelio premija, jo žmona interviu teigė, kad premija bus panaudota dr. Kao medicininėms išlaidoms apmokėti, galbūt pirmą kartą Nobelio premija bus panaudota tokiam tikslui.

2010 m. buvo išleistas Honkongo pašto ženklas, skirtas dr. Kao atminimui. Be Nobelio premijos, dr. Kao yra gavęs daugybę apdovanojimų, įskaitant Faradėjaus medalį 1989 m., Aleksandro Grahamo medalį 1985 m., Markoni medalį 1985 m., ir daugybę garbės laipsnių iš universitetų ir kolegijų visame pasaulyje.