Chalamet se kao dječak pojavljivao u brojnim reklamama, no nije namjeravao postati model ni maneken pa ga to definitivno nije zadovoljilo. Uz pomoć roditelja i podršku cijele svoje okoline, gotovo je svakog dana odlazio na barem jednu glumačku audiciju u New Yorku, a taj mu se trud definitivno i isplatio – počeo je redati ulogu za ulogom, a uskoro je postao i traženo lice. Naime, prvo se pojavljivao kao epizodni lik u slavnim serijama poput „Homeland“ i „Law & Order“, a doživio je i svoj debi na Broadwayju. Prva važnija uloga za koju je dobio sjajne kritike došla je s filmom „Interstellar“ u kojem je glumio sina glavnog lika, a kojeg je pak glumio Matthew McConaughey. Za taj je filozofski SF Chalamet dobio izvrsne kritike te postao mlada holivudska nada, a i sam film bio je golemi kino uspjeh. No, na iznenađenje mnogih, nakon tog uspjeha, Chalamet godinu dana nije uspio dobiti novu zapaženu ulogu na filmu – pa se okrenuo kazalištu. I to mu se isplatilo jer je za ulogu buntovnog srednjoškolca u drami „Prodigal Son“ zablistao na Broadwayju te osvojio srca i publike i kritike. Ovjenčan je s Lucille Lortel Award for Outstanding Lead Actor in a Play te je proglašen najboljim mladim kazališnim glumcem te godine.