1977年3月24日、アメリカ カリフォルニア州生まれ。ジュリアード音楽院にて演劇を学び、在学中より舞台作品を中心に活動。TVシリーズ「ER」や「ヴェロニカ・マーズ」(ともに04)にゲスト出演した後、再び演劇の世界に戻り、アル・パチーノと共演した「サロメ」(06)での演技が賞賛される。その後「ジョリーン(原題)」(08・未)でスクリーンデビューを果たし、シアトル映画祭で最優秀主演女優賞を受賞。テレンス・マリックに、『ツリー・オブ・ライフ』(11)のブラッド・ピットの妻役として抜擢される。同作はカンヌ国際映画祭でパルムドールに輝き、チャステインも脚光を浴びた。『ヘルプ〜心がつなぐストーリー〜』(12)でアカデミー助演女優賞、『ゼロ・ダーク・サーティ』(13)で同主演女優賞にノミネートされる。その他の作品に、『キリング・フィールズ 失踪地帯』(12)、『欲望のヴァージニア』(13)、『インタース テラー』(14)など。「A Most Violent Year(原題)」(14・未)では、ナショナル・ボード・オブ・レビューなど数々の助演女優賞を受賞しゴールデン・グローブ賞候補に。今後も、「令嬢ジュリー」の映画化であるリヴ・ウルマン監督「Miss Julie(原題)」や、ギレルモ・デル・トロ監督「Crimson Peak(原題)」、グザヴィエ・ドラン監督「The Death and Life of John F. Donovan(原題)」など鬼才とのコラボ レーションが待機中。