Chloé Zhao, 31 Mart 1982'de Pekin, Çin'de doğmuştur. Ailesi, büyük bir iş dünyası geçmişine sahipken, Zhao'nun çocukluk yılları batı kültürüne olan ilgisi ile şekillenmiştir. Genç yaşta sinemaya ilgi duyan Zhao, lise eğitimini İngiltere'de tamamladıktan sonra Los Angeles'a taşınarak burada eğitimine devam etmiştir. Mount Holyoke College'de siyaset okuduktan sonra, sinemaya olan ilgisi artarak New York Üniversitesi'ne geçmiştir. Burada, Spike Lee'nin derslerine katılarak sinema kariyerine yön vermeye başlamıştır.

Zhao'nun sinema kariyerine 2009'da kısa filmi The Atlas Mountains ile başlamıştır. Ardından Daughters adlı kısa filmi ile dikkat çekmiş ve bu film, 2010'da Palm Springs Uluslararası Kısa Film Festivali'nde ödül kazanmıştır. 2015'teki ilk uzun metraj filmi Songs My Brothers Taught Me, Sundance Film Festivali'nde büyük takdir toplamış ve En İyi İlk Film dalında Bağımsız Ruh Ödülleri'ne aday gösterilmiştir. Film, Pine Ridge Yerlisi toplumunun gerçek yaşamlarına ışık tutarken, Zhao'nun sinematik tarzı da bu yapımla şekillenmeye başlamıştır.

Zhao'nun 2017'deki ikinci uzun metrajlı filmi The Rider/Binici, batı türündeki modern bir dramaydı ve Cannes Film Festivali'nde gösterildi. Gerçek bir kovboyun hayatından esinlenerek beyazperdeye aktarılan film, büyük övgüler aldı ve Zhao, Cannes’da Uluslararası Sanat Sinemaları Konfederasyonu’nun verdiği C.I.C.A.E. Award’a layık görüldü. Film aynı zamanda 2018’de ülkemizde istanbul Film Festivali’nde de altın lale için yarışmış ve uluslararası  Zhao, 2020'deki büyük çıkışını ise Nomadland filmi ile yapmıştır. Bu film, Frances McDormand’ın başrolünde olduğu, ekonomik krizin etkisiyle kaybettiklerini arayan bir kadının hikayesini anlatmaktadır. Film, aralarında Venedik Film Festivali, BAFTA ve Altın Küre de dahil olmak üzere sayısız adaylık ve ödüle layık görüldükten sonra 6 dalda Oscara aday gösterildi ve En İyi Film, En İyi Yönetmen ve En iyi kadın oyuncu dallarında 3 adet Oscar ödülüne uzandı. Chloé Zhao, bu başarılarıyla tüm dünyada tanınan bir yönetmen oldu.

Zhao'nun son yıllarda yaptığı en dikkat çekici işlerden biri, Marvel Sinematik Evreni'nde yönettiği Eternals / Ebediler (2021) filmi olarak gösterilebilir. Bu film, farklı türleri birleştirerek süper kahraman evrenine yeni bir soluk getirmeyi amaçlamıştır. Ayrıca Zhao'nun önümüzdeki projeleri arasında Shakespeare'in en ünlü oyunlarından olan Hamlet’i yazmasına neden olan olayları ele alan Hamnet filmi sayılabilir. Filmin kadrosunda Paul Mescal, Jessie Buckley, Emily Watson ve Joe Alwyn isimleri yer almaktadır.