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Charles Heufnagel entame sa carrière chez EDF où il prend le poste d'attaché de presse en 1998. Il y reste 3 ans avant d'intégrer Areva en 2002 en tant que chef du service presse. Ce premier poste au sein de l'énergéticien évolue rapidement vers la fonction de directeur adjoint de la communication puis de directeur général Areva Abu Dhabi en 2008 et d'Areva Korea Ltd en 2010.

A partir de novembre 2010, il rejoint le cabinet du Ministère de la Défense / ONACVG où il est conseiller en communication du ministre de l'époque Alain Juppé. Il suit ce dernier dans son ministère suivant, celui des affaires étrangères de 2011 à mai 2012.

A la suite des élections présidentielles, il retourne chez Areva en tant que chargé de mission.