Актриса родилась 1 октября 1975 года в Казани в семье инженеров. Ее имя по-татарски означает "утренняя звезда".
В детстве Чулпан занималась фигурным катанием, с восьмого класса училась в математической школе при Казанском университете. Сдав на отлично выпускные экзамены в школе, она была зачислена в Казанский финансово-экономический институт, но не стала там учиться, а поступила в Казанское театральное училище. Позднее она перевелась на учебу в ГИТИС на курс режиссера Алексея Бородина.
После окончания ГИТИСа Чулпан Хаматова выступала на сценах ряда московских театров. В 1995 году в Театре Луны играла в "Мечтах маленького Робинзона" и "Фанта-инфанта", в Театре Антона Чехова — в "Позе эмигранта", а также в спектакле "Чествование", поставленном в 1997 году.
В 1996 году в Российском молодежном театре она исполняла роли Дуни Раскольниковой в "Преступлении и наказании" по Федору Достоевскому и Анны Франк в "Дневнике Анны Франк" по пьесе Фрэнсис Гудрич и Альберта Хаккета.
В текущем репертуаре театра актриса играет в спектаклях "Три сестры" по Антону Чехову (Маша), "Три товарища" Ремарка (Патриция), "Враги. История любви" Исаака Башевиса-Зингера (Маша), "Играем…Шиллера!" (Мария Стюарт), "Скрытая перспектива" Дональда Маргулиса (Сара Гудвин), "Двое на качелях" Уильяма Гибсона (Гитель Моска).
В Театре Наций она исполняет главные роли в постановках "Рассказы Шукшина", "Фрекен Жюли" Августа Стриндберга, "Укрощение строптивой" по Уильяму Шекспиру.
Актриса активно занимается благотворительностью. Вместе со своей коллегой Диной Корзун, партнершей по фильму "Страна глухих", в 2006 году она учредила Благотворительный фонд помощи детям с онкогематологическими и иными тяжелыми заболеваниями "Подари жизнь".
