A neoklasszikus művész Servandoninál tanult, majd 1758-ban 19 évesen Olaszországban megnyerte az Építészeti Akadémia római Nagydíját. 1776-ban újjáépítette a Szent Sulpicius templomot Párizsban. A templom büszkesége a gyönyörű orgona építészeti elhelyezése is az ő műve. Legjelentékenyebb munkája a Szent Philippe-du-Roule templom (francia forradalom idején elpusztult), amelyben megteremtette a francia bazilika eklektikus építészetet. Felújította a francia főiskolát, és a forradalom után átalakítja a Luxemburg palota központját.

 1806-ban Napóleon császár elrendeli, hogy Párizsban gigászi méretű diadalívet emeljenek győztes hadainak dicsőségére. A császár Chalgrin terveit fogadta el. Elkezdődött a Diadalív, az Arc de Triomphe építése, amelynél két évig dolgoztak csak az alapozáson. A gigászi méretű diadalív magassága csaknem 50 méter, szélessége 45 méter, a kapu nyílásának íve a legmagasabb pontján kis híján 30 méter.