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Ses parents sont Edward Chandler et Sally Jeanette Chandler. Son père meurt d'une crise cardiaque quand il a 14 ans.
Il a une sœur, Kelcey Chandler, et un frère, Brian Chandler.
Il est élevé dans la religion catholique romaine.
Il passe les onze premières années de sa vie à Chicago, avant de déménager en Géorgie, où il obtient son diplôme en art dramatique à l'Université de Géorgie.
Il est marié depuis 1995 à Katherine Chandler, scénariste. Ils ont deux filles: Sydney, également actrice, et Sawyer.
Après quelques rôles à la télévision et au cinéma au début des années 1990, il est choisi en 1996 pour incarner le héros de la série dramatique Demain à la une. Il reçoit un Saturn Award du meilleur acteur de télévision dès la première saison pour son incarnation de Gary Hobson, l'homme qui reçoit le journal du lendemain. Le programme disparait cependant en 2000 au bout de quatre saisons, faute d'audiences. Il rebondit aussitôt vers un rôle récurrent dans une autre série, What About Joan. Le programme s'arrête en 2001.
En 2003, il joue dans le téléfilm historique comique, Pancho Villa, pour lequel il prête ses traits à Raoul Walsh, et une nouvelle série dramatique, Au cœur du pouvoir . Le programme est cependant un échec commercial, et s'arrête au bout de six épisodes.
En 2006, il tourne un double épisode évènement de la série médicale Grey's Anatomy. Puis il est choisi pour un rôle régulier dans une nouvelle série: celui du coach Eric Taylor, entraîneur des Dillon Panthers, dans la série dramatique Friday Night Lights, tirée du film du même nom. Le programme est un succès critique, à défaut de convaincre commercialement, et place l'acteur parmi les valeurs sûres, lui permettant de multiplier les seconds rôles au cinéma, entre deux saisons de la série.
L'année 2011 marque un tournant: alors que Friday Night Lights se conclut au bout de cinq saisons, il décroche l'Emmy Award du meilleur acteur pour sa performance. Parallèlement, J. J. Abrams lui offre un rôle important dans son blockbuster de science-fiction Super 8, où il joue le shérif Jackson Lamb. En fin d'année, Ben Affleck le dirige dans son multi-récompensé thriller historique Argo. Le film sort en 2012, et l'acteur y prête ses traits à Hamilton Jordan.
L'année 2015 le voit cependant renouer avec les séries: est lancée en exclusivité sur Netflix le thriller Bloodline, développé par les créateurs de Damages. La série est un succès critique et une seconde saison est commandée. La même année, il joue dans le remarqué drame Carol, de Todd Haynes.
De même, début 2017, il apparaît dans le drame indépendant Sidney Hall, écrit et réalisé par Shawn Christensen, alors qu'il finit le tournage de la troisième et dernière saison de Bloodline (série télévisée).
Durant l'été 2019, il retrouve les créatures gigantesques, en faisant partie de la distribution de Godzilla 2: Roi des monstres.
Vie privée
Pendant près de 20 ans après avoir débuté sa carrière d'acteur à la fin des années 1980, Chandler a vécu à Los Angeles,. Depuis 2007, Chandler et sa famille vivent sur une propriété de plus de 13 hectares à Dripping Springs, au Texas, au sud-ouest d' Austin, où ils possèdent plusieurs chiens et ânes,. La mère de Chandler a rejoint le foyer vers la fin de sa vie, alors qu'elle était atteinte de la maladie d'Alzheimer. Elle est décédée en 2014.
Chandler sert comme pompier volontaire. Il participe également à un tournoi de golf caritatif annuel au Wolfdancer Golf Club (à Lost Pines, au Texas) pour collecter des fonds pour les joueurs de football souffrant de lésions de la moelle épinière .
Chandler est marié à Kathryn Macquarrie depuis 1995. Chandler a rencontré sa femme dans un parc canin au milieu des années 1990. Ils ont deux filles, dont Sydney, qui est actrice. Chandler et sa fille Sawyer ont été actifs dans la la lutte contre le shark finning .
