Живописец, график. Один из наиболее заметных русских живописцев второй половины XIX века, добившийся признания не только в России, но и в Европе.

Наиболее значительную часть его художественного наследия составляют так называемые «головки», созданные в русле салонного искусства того времени. С 1852 года учился в ИАХ в качестве вольноприходящего ученика в классе исторической живописи у А. Т. Маркова. За период учебы получил все существовавшие академические награды.

В 1869 году в качестве пенсионера ИАХ отправился в Париж. В 1874 году был удостоен звания академика.

Произведения Харламова находятся во многих музейных и частных собраниях, в том числе в ГРМ, ГТГ, Научно-исследовательском музее Российской Академии художеств, Саратовском государственном художественном музее им. А. Н. Радищева.