Timothée Hal Chalamet est né dans le quartier de Hell’s Kitchen à New York.
Franco-américain de naissance, il passe ses vacances d’enfance au Chambon-sur-Lignon, en Haute-Loire. Il joue dans des publicités, des courts-métrages et fait une apparition dans la série New York, police judiciaire.
En 2012, il joue de manière récurrente dans les séries Royal Pains et Homeland.
Il débute sa carrière cinématographique en 2014 dans Men, Women and Children avant d’incarner, la même année, le fils de Matthew McConaughey dans Interstellar de Christopher Nolan.
Il est révélé en 2017 pour son rôle d’Elio dans Call me by your name (disponible sur Netflix). Il est alors nommé dans la catégorie Meilleur Acteur des Goldens Globes et des Oscars.
En 2019, il joue dans le controversé Un jour sans pluie à New York de Woody Allen. Alors que le réalisateur se retrouve confronté à des accusations d’agressions sexuelles, Timothée se rétracte du projet en reversant l’intégralité de son salaire à aux associations Time’s Up (le centre LGBT de New York) et Rape, Abuse & Incest National Network. Il dit soutenir le mouvement MeToo.
Finalement, le film sortira quand même en salle et Timothée sera présent avec l’équipe du film à la Mostra de Venise où son interprétation est saluée. On compare le couple qu’il forme avec l’actrice Elle Fanning à Ginger Rogers et Fred Astaire (deux grandes célébrités des années 1930).
En 2020, Woody Allen l’accuse de l’avoir dénoncé publiquement pour ne pas perdre ses chances d’avoir un Oscar.
En 2019, il joue dans Le Roi (disponible sur Netflix) le premier rôle. Sa performance plus noire casse avec l’image d’adolescent amoureux qu’il a créé dans es films précédents.
Il joue dans Dune de Denis Villeneuve aux côtés de Zendaya, Javier Bardem ou Rebecca Fergusson et dans The French Dispatch de Wes Anderson avec Tilda Swinton, Bill Murray, Kate Winslet et Léa Seydoux. La sortie des deux films ont été repoussé en raison de la crise sanitaire.
Le réalisateur Luca Guadagnino a confirmé son retour dans Call me by your name 2 bien que la production soit en pause suite aux accusations de harcélement sexuel et de cannibalisme qui pèsent sur Armie Hammer.
Il est fan de football et soutient Saint-Etienne.