Antoine Chappey débute au cinéma dans
Mona Et Moi en 1989. Repéré très vite par Cédric Klapisch, le comédien, passionné de musique, obtient des petits rôles dans ses films. En 1993, Xavier Durringer lui proposera de jouer un personnage déjanté dans son tout premier film,
La Nage Indienne.
Souvent choisi en tant que second rôle, le comédien marque par son jeu de composition. Dérangeant dans
Le Rocher D'Acapulco en 1993, hilarant dans
Pour Rire, Antoine Chappey joue les hommes de caractère pourvue d’une grande sensibilité refoulée. Manoel de Oliveira, grand réalisateur portugais, lui offre un rôle touchant dans
La Lettre.
Il joue dans le film de François Ozon
5x2 en 2004.
En 2008, il interprète Antoine dans
L'Empreinte De L'Ange.