Chiara Caselli nasce il 22 dicembre del 1967. Dopo aver preso il diploma alla Scuola di Teatro di Bologna, solca per la prima volta le scene con una pièce al Teatro Stabile di Bolzano.
Se sul palcoscenico si fa apprezzare per le interpretazioni in lavori come 'Ready Mate' (1986), 'Casa fondata nel 1873' (1986), 'Provaci ancora Sam' (1987), al cinema debutta nel 1990 con il film "Il segreto", vincitore della Targa D'Argento a Saint - Vincent. Partecipa poi a "Belli e dannati", "Sabato italiano" e "Fiorile".
Nel 1993 gira "Dove siete? Io sono qui" che ottiene il Nastro d'argento ed una Grolla d'oro, mentre tra il 1993 ed il 1994 lavora con Nuti ed Antognoni, rispettivamente in "OcchioPinocchio" e "Al di là delle nuvole".
Dopo aver ottenuto la parte principale in "Storia d'amore con i crampi", conferma di essere attrice di talento con i lavori "The Vivero Letter", "Garage Olimpo" e "Destinazione Verna".
Nel 1999 è lei a dirigere la macchina da presa in "Per Sempre", cortometraggio che ha concorso alla Mostra del Cinema di Venezia ed è stato in lizza per ottenere un David di Donatello 2000.
Ha lavorato nel film "Non ho sonno" di Dario Argento, e ne "Il Gioco di Ripley" (2002) con John Malkovich, pellicola presentata fuori concorso alla 59^ Edizione della Mostra del Cinema di Venezia.
E' una delle protagoniste di "Cover Boy: l'ultima rivoluzione" (2006) diretta da Carmine Amoroso e del film "BirdWatchers - La terra degli uomini rossi" (2008).
Inoltre è nel cast del film drammatico "Il passato è una terra straniera" di Daniele Vicari.