En , alors âgé de 13 ans, Lee Chae-yeon participe avec sa sœur Lee Chae-ryeong, désormais membre d'Itzy, à la saison 3 de l'émission K-Pop Star de SBS. À la suite de cela, les deux sœurs se font repérer pour leurs talents en danse et rejoignent la JYP Entertainment.
En , Lee Chae-yeon participe à l'émission de survie Sixteen, organisée par JYP Entertainment en collaboration avec Mnet, et qui a donné naissance au groupe Twice. Elle sera malheureusement la première à être éliminée lors du troisième épisode. Lee Chae-yeon quitte ensuite la JYP Entertainment pour signer un contrat avec la WM Entertainment.
En , Lee Chae-yeon participe cette fois-ci à l'émission de survie Produce 48 et y représente son agence WM Entertainment. Elle terminera douzième au classement final, ce qui lui permettra de finalement faire ses débuts au sein du groupe nippon-sud-coréen Iz*One. Elle promouvra alors en tant que membre du groupe pendant deux ans et demi, jusqu'à sa dissolution en .
Par la suite, Lee Chae-yeon fait ses débuts en solo avec son premier mini-albumHush Rush le ,. Le , il a été annoncé que Lee Chae-yeon sortirait son deuxième mini-album intitulée Over the Moon le dont la chanson titre s'appelle Knock. La chanson sera notamment populaire sur le réseau social TikTok et cumulera plus de 200 million de vues en quelques mois.
En 2025, Lee Chae-yeon fait ses premiers pas en tant qu'actrice et joue le rôle de Cheong-ah dans la série télévisée de KBS1 intitulée Let's Dance.
En , Lee Chae-yeon annonce mettre fin à son contrat avec son label WM Entertainment d'un commun accord. En décembre, elle annonce rejoindre l'agence DOD Entertainment.
↑(ko) Chu Seung-hyun, «아이즈원 오늘(29일) 공식 해체···다사다난했던 2년 6개월 활동 마침표» [«IZ*ONE s'est officiellement séparé aujourd'hui. Les deux ans et demi de promotions ont pris fin.»], sur Naver News, Seoul Daily,
↑(ko) «‘아돌라여행사’ 강혜원·이채연·조유리 힐링 경주 여행...'여전한 케미'» [«Adola Travel Agency: Kang Hye-won, Lee Chae-yeon et Jo Yuri en voyage réparateur à Gyeongju... « Toujours une bonne alchimie! »»], sur StarToday,
↑(ko) «이채연, 술방 토크쇼 '인싸동 술찌' MC 발탁» [«Lee Chae-yeon, sélectionnée comme animatrice pour le talk show 'Inssadong Suljji'»], sur Naver News, eDaily,