Chloé Dygert pratique l'athlétisme lors de son enfance et joue principalement au basket-ball dans ses premières années. Elle commence à faire du vélo après une blessure à l'épaule en 2013, mais reprend le basket-ball dès l'année suivante. Après une nouvelle blessure, elle est contrainte d'arrêter le basket-ball et se met sérieusement au cyclisme[2]. En 2015, chez les juniors (moins de 19 ans), elle devient double championne des États-Unis sur route et en contre-la-montre. Sélectionnée aux mondiaux organisés à domicile à Richmond, elle est double championne du monde juniors (moins de 19 ans), en remportant largement le contre-la-montre et la course en ligne[3],[4]. Cette démonstration augmente l'intérêt de la Fédération américaine de cyclisme, qui l'a sollicite pour rejoindre son équipe de poursuite par équipes en vue des Jeux de Rio[2].
Aux mondiaux sur piste 2017 à Hong Kong, elle devient pour la deuxième fois championne du monde de poursuite par équipes, avec Kelly Catlin, Jennifer Valente et Kimberly Geist. Elle remporte également le titre mondial en poursuite individuelle. En 2017, elle est championne panaméricaine du contre-la-montre. Aux mondiaux sur piste 2018, elle remporte à nouveau les deux titres en poursuite par équipes et poursuite individuelle. Lors de son titre individuel, elle s'impose de manière remarquable, en établissant à la fois en qualification, puis en finale un nouveau record du monde (3 minutes et 20,060 secondes). En finale, elle rattrape la championne du monde du contre-la-montre, la Néerlandaise Annemiek van Vleuten[5].
En mai 2018, elle chute lourdement dans le dernier kilomètre de la première étape du Tour de Californie[6]. Il lui faut près d'un an pour se remettre de la commotion cérébrale qu'elle a subie lors de cet accident. Elle souffre également de douleurs persistantes à la hanche, au genou au dos. Cet accident lui fait manquer toute la saison sur piste et notamment les mondiaux 2019[7].
Lors des championnats du monde sur piste 2020, elle réalise un troisième doublé en étant sacré en poursuite par équipes et poursuite individuelle. Elle établit un nouveau record du monde sur la poursuite en 3 minutes et 16,937 secondes[12]. En quatre ans, elle a ainsi remporté sept médailles d'or en sept compétitions aux mondiaux sur piste. Alors qu'elle n'avait pris le départ d'aucune course sur route depuis le début de l'année, elle participe aux mondiaux du contre-la-montre et fait le meilleur temps intermédiaire et se dirige vers un nouveau titre lorsqu'elle chute derrière une glissière, passant de l'autre côté du rail. Sérieusement touchée au quadriceps et à un ligament, elle ne souffre d'aucune fracture malgré une plaie béante, dont l'image a fait le tour du monde, mais doit se faire opérer en urgence à l'hôpital de Bologne[13]. En novembre, elle quitte Twenty20 Pro Cycling et signe un contrat de quatre ans avec l'équipe Canyon-SRAM, à partir de la saison 2021, une durée inhabituelle dans le cyclisme féminin. Le facteur décisif de ce choix est la liberté que l'équipe lui donne pour participer à des compétitions sur piste[14]. Grâce à une récupération accélérée, elle revient à la compétition et décroche en août la médaille bronze aux Jeux olympiques de Tokyo en poursuite par équipes. Toujours gênée par sa chute de l'année précédente aux mondiaux sur route d'Imola, elle met un terme à sa saison un mois. Elle subit une deuxième intervention chirurgicale pour essayer d'enlever le tissu cicatriciel qui s'est développé dans le muscle et lui provoque une douleur constante. Cette opération s'avère sans succès et la douleur reste présente[15].
Après plusieurs tests prometteurs sur la piste de Gand, elle fait son retour à la compétition en février 2022 lors du Circuit Het Nieuwsblad, où elle se classe 26e. Peu après, lors de son retour aux États-Unis, il lui est diagnostiqué le virus d'Epstein-Barr, ce qui l'oblige à se reposer plusieurs semaines[16]. En août, elle décide d'arrêter sa saison et de se faire opérer une troisième fois[15]. Et cette fois-ci, l'opération est un succès total, qui lui enlève toute douleur[17]. Cependant, en fin d'année, elle subit une ablation cardiaque pour traiter une tachycardie, sa fréquence cardiaque étant monté à 219 battements lors d'une course d'endurance[18].
Après plusieurs mois d'absence, elle fait son retour à la compétition en mai 2023, à l'occasion de la Vuelta, où elle occupe la deuxième place du général pendant trois étapes, avant d'avandonner. Par la suite, elle se classe quatrième du Tour de Burgos et gagne ensuite la deuxième étape de la RideLondon-Classique, qu'elle conclut à la deuxième place[19]. Aux États-Unis, elle s'impose pour la deuxième fois sur les championnats nationaux du contre-la-montre[20]. Sur la course en ligne, elle sort dans le final avec Lauren Stephens, Coryn Labecki et Skylar Schneider avant de les devancer au sprint[21]. De retour en Europe en juillet, elle réalise un bon Tour d'Italie, avec trois tops 5. Le mois suivant, pourtant diminuée par une maladie, elle s'impose pour la deuxième fois lors du championnat du monde de contre-la-montre[22].
Sa saison 2024 est marquée par une blessure au tendon d'Achille et une infection au covid. Elle ne dispute que trois courses en mars, avant de prendre le départ du contre-la-montre des Jeux olympiques de Paris, où elle est considérée comme la favorite[23], mais doit se contenter de la médaille de bronze à une seconde de la deuxième Anna Henderson[24]. Lors de la course en ligne, elle prend la 15e place. Après les compétitions de cyclisme sur route, elle est devient sur piste championne olympique de poursuite par équipes. Lors du contre-la-montre individuel du Tour de France Femmes, elle rate la victoire d'étape de seulement cinq secondes, puis s'incline lors d'un sprint à deux sur la Classic Lorient Agglomération. Aux championnats du monde sur route de septembre, elle monte de nouveau sur le podium en terminant troisième du contre-la-montre individuel.
Vie privée
Elle s'est mariée quelques jours avant ses 20 ans en novembre 2016 avec Logan Owen, également coureur cycliste[25]. Cependant, le mariage s'est terminé par un divorce en janvier 2020[26].
Un article sur le site de son sponsor Red Bull note qu'« elle est une conservatrice convaincue. [...] Elle ne croit pas au féminisme. »[26]. En novembre 2020, Dygert, sous la pression de son nouveau sponsor Canyon-SRAM, a présenté des excuses publiques pour sa conduite dans les médias sociaux[27]. Ses "likes" sur certains messages de médias sociaux étaient considérées comme un rejet du mouvement Black Lives Matter et des personnes transgenres[27]. En dehors de Canyon-SRAM, la marque de cyclisme Rapha a déclaré qu'elle « condamne sans réserve » sa conduite dans les médias sociaux et a trouvé ses excuses « insuffisantes »[28]. Rapha a décrit ses actions comme « offensantes, conflictuelles et n'ayant aucune place dans le cyclisme ou la société »[28].
Le 14 février 2023, elle officialise sa relation avec l'ancien coureur Axel Merckx[29],[30].
Lors des championnats du monde 2018, elle bat deux fois de suite le record du monde de la poursuite individuelle précédemment détenu par Sarah Hammer, le diminuant de près de deux secondes. Lors des qualifications, elle réalise un temps de 3:20.072 et lors de la finale de 3:20.060[31]. Elle le bat à nouveau aux mondiaux 2020 en réalisant 3 minutes et 16,937 secondes.