Désiré Charnay naquit et fit ses études en France, avant de partir à la Nouvelle-Orléans, en Louisiane, où il était maître d'école. En 1850, il lut les récits de voyages en Amérique Centrale de John Lloyd Stevens. Séduit par sa lecture, Charnay commença par se rendre en France où il apprit la photographie et reçut le soutien du Ministère français de l'Instruction Publique qui finança son voyage vers le Yucatan. En 1857, il fit un voyage de huit mois à travers les Etats-Unis, avant de partir pour le Mexique qui était alors en pleine guerre civile. Il passa dix mois à Mexico, puis se rendit vers sa destination finale tant espérée, le Yucatan, où il photographia, en 1858 et 1860, les ruines précolombiennes. En 1861, il revint en France et publia un portfolio intitulé Cités et ruines américaines, Mital, Palenque, Izamal, Chichen-Itza, Uxmal. La George Eastman House possède une variante de cet ouvrage, qui comporte 31 vues.
Eperonné par sa passion pour les sites peu explorés et culturellement riches, Charnay passa le reste de sa vie à visiter des contrées éloignées. Plus tard, il écrivit des romans à succès qui s'appuyaient sur ses expériences. Il revint au Mexique au milieu des années 1860 et y vécut jusqu'en 1867, date de la chute du gouvernement de Maximilien. En 1880, il revient encore une fois au Yucatan où, pendant deux ans, il fit des fouilles archéologiques et photographia les ruines précolombiennes.