Timothée Hal Chalamet urodził się 27 grudnia 1995 roku na Manhattanie w Nowym Jorku (Nowy Jork, USA). Jego matka,
Nicole Flender, jest tancerką i pośredniczką w handlu nieruchomościami, a ojciec, Marc Chalamet, pracuje dla UNICEF-u. Wśród jego przodków znajdują się Żydzi pochodzenia rosyjskiego i austriackiego oraz Brytyjczycy i Francuzi. Ma starszą siostrę,
Pauline, która również zajmuje się aktorstwem.
Timothée uczęszczał do
Fiorello H. LaGuardia High School of Music & Art and Performing Arts w Nowym Jorku, gdzie w tym samym czasie kształcił się aktor
Ansel Elgort. Następnie przez rok studiował antropologię kulturową na Uniwersytecie Columbia, a później przeniósł się do Gallatin School of Individualized Study (Uniwersytet Nowojorski) pozwalającej na dobieranie indywidualnego toku nauczania, by móc skupić się na karierze aktorskiej.
W dzieciństwie Timothée wystąpił w kilku reklamach i filmach krótkometrażowych. Otrzymywał również mniejsze role w serialach telewizyjnych takich jak "
Prawo i porządek", "
Bananowy doktor" czy "
Homeland". Na deskach nowojorskich teatrów zadebiutował w 2011 roku, wcielając się w postać 12-letniego Nicholasa w sztuce "The Talls"
Anny Kerrigan, a jego występ spotkał się z przychylnymi opiniami krytyków. Jego debiut aktorski na wielkim ekranie miał miejsce w 2014 roku, kiedy zagrał ucznia szkoły średniej w filmie "
Uwiązani", a także nastoletniego syna postaci odgrywanej przez
Matthew McConaugheya w filmie "
Interstellar". W kolejnych latach wystąpił w kilku filmach niezależnych, między innymi: "
The Adderall Diaries" (2015), "
Jeden, dwa" (2015) czy "
Pani Stevens" (2016). Prawdziwy przełom w jego karierze nastąpił w 2017 roku, gdy wcielił się w główną postać w głośnym filmie
Luki Guadagnino "
Tamte dni, tamte noce". Za swój znakomity występ w tej produkcji na podstawie książki
Andrégo Acimana otrzymał między innymi nominacje do Oscara, Złotego Globu i nagrody BAFTA. W 2017 roku wystąpił również w westernie "
Hostiles", dramacie kryminalnym "
Hot Summer Nights" i komediodramacie "
Lady Bird", grając u boku takich gwiazd kina jak
Rosamund Pike,
Christian Bale czy
Saoirse Ronan. W 2018 roku wcielił się w postać uzależnionego od metamfetaminy nastolatka w dramacie "
Mój piękny syn", za co otrzymał w 2019 roku nominacje do Złotego Globu i nagrody BAFTA.