Chalamet New York'un Manhattan bölgesinde doğdu ve Hell's Kitchen mahallesinde büyüdü. Ebeveynleri Nicole Flender (The Corcoran Group'da emlak komisyoncusu ve eski Broadway dansçısı) ve Marc Chalamet (UNICEF editörü). Annesi üçüncü nesil New York'lu, Yahudi (Rus ve Avusturyalı Yahudi bir aileden), babası Fransız'dır. Chalamet'in ablası Pauline (1992) oyuncu ve Fransa'da yaşıyor. Chalamet'in dayısı yapımcı Rodman Flender, teyzesi prodüktör ve yazar Amy Lippman, anneannesi Broadway dansçısı Enid Flender'dır ve dedesi senarist Harold Flender'dı.

Chalamet akıcı bir şekilde İngilizce ve Fransızca konuşabilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri ve Fransa vatandaşlığına sahiptir. Chalamet küçükken yazları Fransa'da Lyon'a iki saat uzaklıkta olan Le Chambon-sur-Lignon adlı küçük kasabada evde anneanne ve dedesi geçirirdi. Fransa'ya taşınan babaannesi Kanadalı idi. Chalamet, Fransa'daki zamanının kültürler arası kimlik sorunlarına yol açtığını belirtti. La Presse'e "Bir zamanlar oradaydım ve kendimin Fransız versiyonu olmuştum," dedi. "Tamamen o kültürle doluydum hatta rüyalarım bile Fransızcaydı. Çocukluk hayali profesyonel futbolcu olmaktı. "Fransa'da bir kampta futbol koçuydum. 13 yaşındayken, 6-10 yaşlarındaki çocuklara koçluk yapıyordum."

Chalamet ilkokulu için PS 87 William T. Sherman Okuluna ve daha sonra MS 54 Booker T. Washington Ortaokulundaki seçici Delta programına katıldı. Fiorello H. LaGuardia Müzik Sanat ve Sahne Sanatları Lisesine kabul edilişi oyunculuk kariyeri için bir dönüm noktasıydı. "Bazı mükemmel öğretmenlerim oldu ve orayı gerçekten sevdim. Bunun bir sanat olarak ele alınması gerektiğini gördüm." İkinci yıl tiyatro öğretmeni Harry Shifman seçmelerde ondan çok etkilenmişti, röportajda reddedilmiş olmasına (ortaokul dosyası nedeniyle) rağmen Chalamet'in kabul edilmesinde ısrar etti. "Ona daha önce seçmelerde bir çocuğa verilen en yüksek skoru verdim" dedi. 2013'te okuldan mezun olup okul müzikallerinde Cabaret'ten Emcee ve Sweet Charity'den Oscar Lindquist gibi rolleri canlandırdı.

Liseden sonra, Chalamet bir yıllığına Kolombiya Üniversitesi Kültürel Antropoloji Bölümüne girdi. Daha sonra New York Üniversitesi, Gallatin School of Individualized Study'ye oyunculuk kariyerine daha özgür devam etmek için transfer oldu. Interstellar çekildikten sonra Kolombiya'yı özümsemekte zorlandı. Kolombiya'yı terk ettikten sonra Concouse, Bronx'a taşındı.

Chalamet çocukluğunda uzun soluklu polisiye drama Law & Order'da (2009) bir cinayet kurbanını oynayarak ilk televizyon görünüşünü gerçekleştirmeden önce birkaç reklamda yer aldı ve kısa korku filmleri olan Sweet Tooth ve Clown'da oynadı. Bunu televizyon filmi Loving Leah'de (2009) küçük bir rol takip etti. 2011'de 1970'lerde geçen komedi oyunu The Talls'da 12 yaşındaki Nicholas'ı oynayarak ilk kez sahnede yer aldı. 2012'de drama serisi Royal Pains ve Başkan Yardımcısı'nın asi oğlu Finn Walde'ı oynadığı, eleştirmenlerce beğenilen casus-gerilim dizisi Homeland'de sürekli rolleri oldu. Yapımda yer alan diğerleriyle birlikte Chalamet, Beyaz Perde Sanatçıları Derneği En İyi Drama Dizisi Kadrosu Ödülü'ne aday oldu. 2014'te film kariyerinin asıl başlangıcını Jason Reitman'ın Men, Women & Children filminde küçük bir rol oynayarak yaptı. O yıl daha sonra, Christopher Nolan'ın Interstellar'ında, Matthew McConaughey'in karakterinin oğlu olan Tom Copper'ı oynadı.

• IMDb'de Timothée Chalamet
• X'te Timothée Chalamet