Chastain küçük yaşlardan itibaren oyunculuğa ilgi duydu ve profesyonel sahneye ilk çıkışını 1998 yılında Shakespeare'in Juliet'i rolüyle yaptı. Juilliard Schoolda oyunculuk eğitimi aldıktan sonra, televizyon yapımcısı John Wells ile bir yetenek holding anlaşması imzaladı. Law & Order: Trial by Jury de dahil olmak üzere birçok televizyon dizisinde konuk oyuncu olarak yer aldı. Ayrıca 2004 yılında Anton Çehov'un Vişne Bahçesi ve 2006 yılında Oscar Wilde'ın Salome trajedisinin tiyatro yapımlarında da çeşitli roller üstlendi.
Jolene (2008) adlı dram filmiyle 31 yaşında ilk kez sinemaya adım atan Chastain, 2011 yılında aralarında Sığınak (2011) ve Hayat Ağacı (2011) adlı dram filmlerinin de bulunduğu altı filmle büyük bir çıkış yakaladı. Dönem draması Duyguların Rengi'nde (2011) hevesli bir sosyeteyi ve gerilim filmi Zero Dark Thirty'de (2012) bir CIA analistini canlandırarak Akademi Ödülü adaylıkları aldı. En büyük ticari başarılarını Yıldızlararası (2014) ve Marslı (2015) adlı bilimkurgu filmleriyle ve O: Bölüm 2 (2019) adlı korku filmiyle elde etti. En Şiddetli Sene (2014), Miss Sloane (2016) ve Molly's Game (2017) dizilerindeki rolleriyle ve Scenes from a Marriage (2021) adlı televizyon mini dizisiyle eleştirmenlerin beğenisini kazanmaya devam etti. Chastain, yapımcılığını da üstlendiği biyografik film The Eyes of Tammy Faye'de (2021) canlandırdığı Tammy Faye karakteriyle En İyi Kadın Oyuncu Akademi Ödülü'nü kazandı.
Chastain, filmde çeşitliliği teşvik etmek amacıyla kurulan Freckle Films adlı yapım şirketinin kurucusu ve Angel City FC adlı futbol kulübünün yatırımcısıdır. Ruh sağlığı sorunlarının yanı sıra toplumsal cinsiyet ve ırk eşitliği konularında da söz sahibidir. Moda yöneticisi Gian Luca Passi de Preposulo ile evlidir ve bu evlilikten iki çocuğu vardır.
_(cropped).jpg)
