Giovane attrice del Nord Carolina, nota soprattutto per il suo ruolo nel popolare medical drama Grey's Anatomy, dove impersona Lexie Grey dal 2007. Chyler è entrata prestissimo nel mondo dello show business. A 12 anni già era una modella, e subito dopo si è dedicata alla pubblicità. La nota Aaron Spelling, che le affida un ruolo nella serie tv Safe Harbor. Chyler appare anche come guest star in Settimo Cielo. Al cinema ha recitato nella commedia Non è un'altra stupida commedia americana, nel 2001. Il suo percorso televisivo prosegue per Girls Club, serie di David E. Kelley che chiude dopo soli due episodi; The Practice, nelle stagioni 2002/2003, dove è Claire Wyatt; e il drammatico Reunion, nel 2005. L'attrice è sposata con il collega Nathan West e ha 3 bambini. Ha anche partecipato al video Tainted Love di Marilyn Manson.