Чемберлен родился в Бирмингеме, Англия, в 1869 году. Он был сыном Джозефа Чемберлена, известного политика, который занимал посты мэра Бирмингема и министра по делам колоний в британском правительстве. Чемберлен получил образование в школе регби и Кембриджском университете, где изучал современные языки.
После окончания университета Чемберлен работал в семейном бизнесе Chamberlain Brothers, занимавшемся производством изделий из металла. Он также стал участвовать в местной политике, будучи членом городского совета Бирмингема с 1892 по 1915 год.
В 1915 году Чемберлен занялся национальной политикой, когда был избран в Палату общин. Он занимал ряд государственных должностей, в том числе канцлера казначейства с 1923 по 1924 год и министра здравоохранения с 1924 по 1929 год.
Чемберлен стал премьер-министром в 1937 году, сменив Стэнли Болдуина. Его премьерство проходило под влиянием растущей угрозы со стороны нацистской Германии. Чемберлен проводил политику умиротворения, надеясь избежать войны, пойдя на уступки Германии. Кульминацией этой политики стало Мюнхенское соглашение 1938 года, в котором Великобритания и Франция согласились на аннексию Германией Судетской области Чехословакии.
Мюнхенское соглашение подверглось широкой критике, а Чемберлена обвинили в ضعف (слабости). Однако он защищал свою политику, утверждая, что она выиграла для Великобритании время для подготовки к войне.
В 1939 году Германия вторглась в Польшу, а Великобритания и Франция объявили войну Германии. Чемберлен продолжал занимать пост премьер-министра до 1940 года, когда он подал в отставку из-за своего поведения в войне. Его преемником стал Уинстон Черчилль.
Чемберлен умер в 1940 году. Он является противоречивой фигурой в британской истории, и его наследие продолжает обсуждаться.