W młodości wykazywał uzdolnienia w dziedzinie matematyki i mechaniki[2]. W 1861 roku ukończył bostońską szkołę średnią English High School[1]. Na ostatnim roku tej szkoły pracował na pół etatu jako asystent Benjamina Peirce’a z Harvard College Observatory, zajmując się obliczeniami matematycznymi[1]. Nie miał wykształcenia astronomicznego ani fizycznego, jednak był utalentowanym obserwatorem i wyjątkowo znał się na wykonywaniu różnego rodzaju obliczeń[1].
Na początku 1862 roku został asystentem Benjamina Goulda i był z nim blisko związany w pracy naukowej przez wiele kolejnych lat[2]. Gould pracował dla U.S. Coast Survey zajmując się opracowywaniem ulepszonych astronomicznych metod określania długości geograficznej[1]. W 1864 roku Chandler również został zatrudniony przez tę instytucję i pracował dla niej przez następne sześć lat – jako pomocnik, prowadził obserwacje astronomiczne i obliczenia[1]. Brał udział w określaniu długości geograficznej Calais (Maine) i Nowego Orleanu, uczył się najnowszych metod obliczeniowych, doskonalił umiejętności obserwacyjne oraz poznawał najnowsze instrumenty pomiarowe[1]. Odmówił wyjazdu z Gouldem do Argentyny w 1869 roku, gdyż wkrótce miał się pobrać[2].
Po wyjeździe Goulda postanowił porzucić na jakiś czas działalność naukową i zatrudnił się na lukratywnym stanowisku aktuariusza w firmie ubezpieczeniowej, musiał się jednak przeprowadzić do Nowego Jorku. 20 października 1870 roku ożenił się z Caroline Margaret Herman[2]. Sześć lat później zmienił pracodawcę i wrócił wraz z rodziną do Bostonu[1].
Jego sytuacja finansowa polepszyła się na tyle, że postanowił znów poświęcić się pracy naukowej. W 1881 roku osiadł w Cambridge w pobliżu Harvard College Observatory, gdzie zatrudnił się i prowadził badania jako niezależny astronom[2]. Opublikował m.in. trzy katalogi gwiazd zmiennych – w 1888 (225 gwiazd), 1893 (260 gwiazd) i 1896 roku (393 gwiazdy)[1]. Pracował jako zastępca redaktora naczelnego czasopisma „The Astronomical Journal”, a po śmierci Goulda w 1896 roku sam został redaktorem naczelnym i pracował na tym stanowisku aż do 1909 roku[1]. Gdy czasopismo popadło w kłopoty finansowe, wspomógł je ze swoich własnych funduszy[1]. W 1904 roku przeprowadził się do Wellesley Hills, gdzie 31 grudnia 1913 roku zmarł po krótkiej chorobie płuc[2].
