Chantal Neuwirth étudie pendant trois ans aux cours Charles Dullin. Sa carrière débute par une succession de pièces de théâtres de qualités, sous la direction de metteurs en scène de prestige tels que Jean-Michel Ribes, Didier Bezace ou Luciano Pintilié. Pour Portrait de famille de Denis Bonal, Brèves de comptoir de Jean-Marie Gourio et Rêver peut être de Jean-Claude Grum, elle est nommée trois fois aux Molières.
Ses débus au cinéma sont marqués par
Rendez-moi Ma Peau (1980) de Patrick Schulmann. Elle poursuit avec des rôles divers avec
Violetta La Reine De La Moto (1997),
Nationale 7 (2000) et
Un Long Dimanche De Fiançailles (2004). Elle interprète un an plus tard Annie dans
Espace Détente aux côtés de Bruno Solo et Yvan Le Bolloch.
En 2008, elle interprète Mme Lebreton dans le biopic de Diane Kurys,
Sagan et joue également dans
Cortex. Elle retrouve Jean-Michel Ribes pour
Musée Haut, Musée Bas.