Claude Lechatellier est originaire de Caligny, une commune située dans le département de l'Orne, en Normandie. Il commence le cyclisme en 1962 et prend sa première licence à Flers[3].
En 1968, il représente la France lors des Jeux olympiques de Mexico. Avec ses coéquipiers tricolores, il se classe quinzième du contre-la-montre par équipes[4]. En 1969, il intègre l'ASPTT Tours. Il s'impose sur une étape de la Route de France, puis au Circuit de la Sarthe en 1970. Mais il revient finalement au CC Flers à partir de 1971. Toujours sélectionné en équipe de France amateurs, il se distingue lors du Baby Giro en terminant deuxième d'une étape et cinquième du classement général
Il passe finalement professionnel en 1974, à l'âge de vingt-sept ans, au sein de la modeste formation Magiglace-Juaneda. Disposant d'un calendrier restreint, il participe au Tour d'Espagne, son seul grand tour, où il abandonne. En fin d'année, son équipe disparaît. Claude Lechatellier redescend alors chez les amateurs en 1975 au VC Saint-Hilaire. Il met un terme à sa carrière cycliste à l'issue de cette saison[3].
Retiré du milieu du cyclisme, il réside à Granville[5].
