Chamberlain begon al op zeer jonge leeftijd met acteren. Enkele van zijn bekendste rollen waren in de zeer populaire miniseries Shogun (1980) als stuurman John Blackthorne en The Thorn Birds (1983, Nederlands: De Doornvogels) als priester Ralph de Bricassart. Voor het grote publiek werd hij al bekend in de titelrol van de televisieversie van Dr. Kildare (1961-1966) en groeide hij uit tot een tieneridool. Voor deze drie series won hij telkens een Golden Globe. Chamberlain speelde ook mee in theaterstukken zoals Hamlet.
Het was lange tijd een publiek geheim dat Chamberlain homoseksueel was, maar in 2003 kwam hij daar openlijk voor uit in zijn biografie Shattered Love: A Memoir. Daarin beschreef hij onder meer dat het voor zijn acteercarrière noodzakelijk was om zijn geaardheid te verbergen.
Chamberlain overleed op 29 maart 2025 op 90-jarige leeftijd aan complicaties na een beroerte in zijn woonplaats Waimanalo op Hawaï.
Filmografie
Chamberlain (midden) als dokter Kildare (1961)Chamberlain als Allan Quatermain op de set van King Solomon's Mines (1985)
Touched by an Angel televisieserie - Everett/Jack Clay (afl., The Face on the Bar Room Floor, 2000)
The Drew Carey Show televisieserie - Maggie Wick (afl., The Curse of the Mummy, 2002|Look Mom, One Hand!, 2002)
Japan: Memoirs of a Secret Empire televisieserie - Verteller (afl., The Way of the Samurai, 2004|The Will of the Shogun, 2004|The Return of the Barbarian, 2004)
Will & Grace televisieserie - Clyde (afl., Steams Like Old Times, 2005)
Hustle televisieserie - James Whittaker Wright III (episode 3.3, 2006)
Blackbeard (televisiefilm, 2006) - gouverneur Charles Eden