John Chamberlain nasce a Rochester, Indiana (USA), il 16 aprile 1927, ma cresce a Chicago, dove frequenta l'Art Institute nel 1951-52 cominciando a realizzare sculture saldate bidimensionali ispirato dalle opere di David Smith. Nel 1955-56 studia e insegna scultura al Black Mountain College, North Carolina. Nel 1957 incorpora già elementi in metallo di automobili usate nelle sue opere, che a partire dal 1959 costruisce quasi esclusivamente saldando tra loro elementi di carrozzerie di recupero. La sua prima personale è organizzata dalla Martha Jackson Gallery, New York, nel 1960.

Acclamato nel primi anni sessanta, a partire dal 1962 espone di frequente alla galleria di Leo Castelli a New York e nel 1964 partecipa alla Biennale di Venezia. Alle opere costruite con pezzi di automobili, Chamberlain inizia ad affiancare altre tecniche, e tra il 1963 e il 1965 realizza quadri con pittura a spruzzo per automobili. Nel 1966, lo stesso anno in cui riceve la prima delle due borse di studio della John Simon Guggenheim Memorial Foundation, comincia una serie di sculture in poliuretano espanso piegato, arrotolato, legato. Nel 1970 seguono sculture di metallo schiacciato o saldato e plexiglas scaldato e accartocciato. Nel 1971 il Museo Solomon R. Guggenheim di New York gli dedica una retrospettiva.

Nei primi anni settanta realizza nuovamente opere di grandi dimensioni con parti di automobili assemblate presso il ranch del collezionista Stanley Marsh ad Amarillo, in Texas. Nel 1977 sperimenta la fotografia usando la macchina panoramica Widelux. Nel 1986 si tiene un'ulteriore retrospettiva, questa volta organizzata dal Museum of Contemporary Art di Los Angeles. Nel 1993 riceve sia la Skowhegan Medal for Sculpture sia il Lifetime Achievement in Contemporary Sculpture Award dell'International Sculpture Center, mentre nel 1997 il Gold Medal Visual Arts Award del National Arts Club e, nel 1999, il premio dello Sculpture Center di New York. Chamberlain si dedica poi alla fotografia di grandi dimensioni. Muore a New York il 21 dicembre 2011.