Charles-René Collin naît le 20 novembre 1827 à Saint-Brieuc, dans une famille de musiciens d'Église : son père, Julien Collin, était organiste de la cathédrale, charge que Charles-René reprendra à sa suite. Plusieurs de ses frères embrassèrent la carrière ecclésiastique (chanoines), tandis que son frère Pierre fut lui aussi organiste, signe d'un milieu profondément marqué par la musique liturgique briochine.
Repéré tôt pour ses dons, il est envoyé à Paris à l'âge de onze ans pour y parfaire sa formation. Il devient l'un des rares élèves de Louis James Alfred Lefébure-Wély, organiste de Saint-Roch, et étudie la composition auprès de Jacques Fromental Halévy. Très jeune — vers dix-huit ans — il aurait succédé un temps à son maître à la tribune de Saint-Roch, avant de regagner la Bretagne.
De retour à Saint-Brieuc, Collin devient titulaire du grand orgue de la cathédrale Saint-Étienne, fonction qu'il exerce sur une durée exceptionnellement longue, jusque vers 1909, soit près de soixante-cinq ans de service. Sa carrière le met en relation avec le grand facteur d'orgues Aristide Cavaillé-Coll et avec trois des plus importants organistes français de son temps : César Franck, Alexandre Guilmant et Charles-Marie Widor.
L'apport le plus original de Collin réside dans son attachement au répertoire breton. Il recueille et harmonise des airs populaires et religieux de Bretagne pour l'orgue et l'harmonium. Sa publication la plus connue dans ce domaine est Cantiques bretons pour harmonium (1876), sous-titrée Hymnes et légendes pieuses (Kantikou brezonek), transcrites pour orgue-harmonium à l'usage de l'office divin, dédiée à Monseigneur Bécel et éditée à Saint-Brieuc et Paris (chez Graff). Il fait aussi paraître L'Organiste chrétien, vaste recueil de cantiques populaires et de chants liturgiques transcrits et paraphrasés pour orgue, harmonium ou orgue à tuyaux.
Son œuvre comprend en outre des pièces pour orgue et harmonium d'esthétique romantique — élévations, communions, marches et morceaux de caractère —, ainsi que des pages pour piano et de la musique religieuse. On lui attribue notamment une Messe de Saint Yves, une fantaisie bretonne pour piano intitulée L'Hermine et diverses pièces de salon.
Charles-René Collin meurt à Saint-Brieuc le 2 mars 1911, à l'âge de quatre-vingt-trois ans. Il repose au cimetière Saint-Michel, sous un monument du sculpteur Paul Guibé, et une rue de Saint-Brieuc porte son nom. Sa postérité musicale se prolonge à travers son fils Charles-Augustin Collin (1865-1938), compositeur prolifique, tandis qu'un autre fils, Julien, prit part au mouvement régionaliste breton sous le nom de Sullian Collin. Charles-René Collin incarne ainsi le type de l'organiste de cathédrale provincial, héritier de l'école parisienne mais résolument tourné vers la valorisation du patrimoine musical breton.
