Timothée, který si jako malý přál být fotbalistou, vyrůstal na Manhattnu, v rodině odkud měl velmi blízko k herectví. Jeho matka Nicole Flender byla tanečnicí na Broadwayi a zahrála si i malou roli v béčkovém thrilleru In the Heat of Passion. Sestra Pauline je herečkou, strýc režisérem a dědeček scénáristou. Malý Teemo se tak objevil v několika reklamách, z čehož však nebyl zrovna nadšený.
Skutečného uznání a respektu kritiků i diváků se Timothée Chalament dočkal v roce 2017, když ztvárnil roli sedmnáctiletého Elia v romantickém dramatu z prostředí Italské riviéry osmdesátých let Dej mi své jméno, za níž získal mnoho významných nominací i ocenění, včetně nominace na Oscara. Jeho fanoušci věří, že se od tohoto štíhlého vytáhlého herce dočkají ještě mnoha podobných filmových zážitků.