Actrice, réalisatrice et scénariste italienne, Chiara Caselli est née à Bologne en 1967 où elle effectue également ses études à l’université, ainsi que ses débuts sur scène. Elle débute au petit écran en 1987 dans une série télé, avant d’apparaître enfin au cinéma en 1990 dans le drame Il segretto (Francesco Maselli, 1990) où elle donne la réplique à Nastassja Kinski et à Stefano Dionisi. Sa carrière prend très vite une tournure internationale lorsqu’elle joue dans des films comme L’année de l’éveil (Gérard Corbiau, 1991), My Own Private Idaho (Gus Van Sant, 1991), La petite apocalypse (Costa-Gavras, 1993) ou encore Fiorile (Paolo et Vittorio Taviani, 1993). Elle remporte plusieurs prix prestigieux pour le drame Sans pouvoir le dire (Liliana Cavani, 1993).
Toutefois, elle vit une expérience difficile lors du tournage du film OcchioPinocchio (Francesco Nuti, 1994) où elle subit des abus de la part du réalisateur, comme elle l’a révélé dernièrement dans la presse. Sur le plan professionnel, elle compense en jouant dans Par-delà les nuages (Michelangelo Antonioni et Wim Wenders, 1995) qui lui offre une visibilité internationale. La suite est plus décevante car Chiara Caselli souffre de la médiocrité du cinéma italien de l’époque et se refuse à jouer pour la télévision. Elle tourne donc dans des films peu vus ou choisit de revenir au théâtre.
Elle connaît un nouveau succès avec le giallo Le sang des innocents (Dario Argento, 2001), même si son rôle n’est guère valorisant. L’année suivante, elle est du casting de Ripley’s Game (Liliana Cavani, 2002), ce qui lui offre l’opportunité de donner la réplique à John Malkovich. Pourtant, la comédienne espace de plus en plus ses prestations et on la retrouve dans le film brésilien La terre des hommes rouges (Marco Bechis, 2008), mais aussi en France dans Le père de mes enfants (Mia Hansen-Løve, 2009) et Beau rivage (Julien Donada, 2011). Depuis, elle est très peu présente à l’écran car la comédienne se consacre davantage à la scène, mais aussi à sa passion de la photographie. Notons qu’elle a écrit et réalisé deux courts métrages.