Il fait sa carrière médicale à l'hôpital Necker-Enfants malades et fut associé pendant toute sa carrière à l'Institut Pasteur à Paris.
Auguste Chaillou est surtout connu pour ses recherches sur le sérum de sérothérapieantidiphtérique sous la direction d'Émile Roux et Louis Martin (1864-1946) à l'Institut Pasteur. Ils vaccinent 300 enfants de l'hôpital Necker. Les trois hommes ont présenté leurs conclusions lors du dixième Congrès international d'hygiène de Budapest en 1894. La même année, il prend la direction du service de la diphtérie de l'hôpital Necker.
De 1895 jusqu'en 1914, il était chef des services antirabique de l'Institut Pasteur. Il collabore avec Léon Mac-Auliffe pour la rédaction de précis médicaux.
En 1898 , il recueille sa nièce orpheline Jeanne Chaillou de Saint Denis d' Orques qui deviendra son unique héritière.
1894 : mise au point , sous la direction d' Emile Roux , avec Louis Martin du traitement contre la diphterie, deuxieme grande découverte de l'institut Pasteur , 9 ans apres le vaccin contre la rage .
1895 : La sérumthérapie et le tubage du larynx dans les croups diphtériques, éditions Rueff et compagnie
1912 : Morphologie médicale, Paris (avec Léon Mac Auliffe)
Un Précis d'exploration externe du tube digestif (avec Léon Mac Auliffe)
