Ha trascorso la maggior parte della sua carriera nel British Touring Car Championship; è stato pilota ufficiale Vauxhall e Honda. Attualmente corre per la Sébastien Loeb Racing in World Touring Car Championship. Il suo fratello minore, Max Chilton, è anch'egli un pilota e ha debuttato in Formula 1 nel 2013.
Carriera Inizi Chilton frequentò la St. Mary's School di Reigate e il college Shiplake. Pilota appassionato sin dalla tenera età, partecipò al Campionato British Racing and Sports Car Club (BRSCC) di T-Cars nel 1999 e 2000, vincendo il BRSCC Saloon Car Winter nel 2001.
Campionato britannico turismo Barwell Motorsport (2002)
Al debutto in BTCC, fu compagno dell'ex pilota di Superbike Aaron Slight nel 2002 alla guida di una Vauxhall Astra Coupé per il team Barwell Motorsport. Dimostrò di essere molto veloce e nonostante la sua mancanza di esperienza avesse contato parecchio, concluse al 15º posto assoluto e 5º nella Coppa Indipendenti.
Arena Motorsport (2003–2005) Nel 2003 concluse 9º assoluto, guidando una Honda Civic Type-R preparata dal team Arena Motorsport insieme a Matt Neal e Alan Morrison. Con il ritiro del supporto Honda per il BTCC 2004, Arena ebbe il budget per correre con una singola vettura e questa fu assegnata a Chilton. Comunque, l'auto fu preparata bene nuovamente e raggiunse la prima vittoria alla nona gara della stagione, a Silverstone, diventando in quel momento il più giovane vincitore di una gara BTCC. Vinse un'altra volta alla ventinovesima gara a Donington.
I suoi piani per il 2005 si incentrarono sul DTM con un nuovo programma supportato da MG Rover, ma questo progetto naufragò perché il marchio inglese si tirò indietro. Lui e Arena si ributtarono nel BTCC a partire dal secondo evento della stagione e corsero anche insieme a Zytek nell'ALMS e nella LMS. Si classificò 5º nel campionato BTCC 2005, nonostante avesse corso 24 gare su 30. Il coinvolgimento di Chilton con Zytek continuò, anche a causa della disponibilità di finanziamenti; Tom e suo fratello Max guidarono la vettura alla 1000 km di Silverstone del settembre 2007.
VX Racing (2006–2007) VX Racing lo assunse per il campionato BTCC del 2006 per guidare la Vauxhall Astra Sport Hatch nº 5. In una stagione deludente per Vauxhall, Chilton non vinse alcuna gara e concluse al 7º posto assoluto. Comunque, Vauxhall mantenne Chilton e Fabrizio Giovanardi per il 2007, ma Chilton non volle restare alla VX Racing per il 2008.
Team Halfords (2008) Raggiunse il partner Gordon Shedden al Team Halfords per il campionato BTCC 2008 e venne rimpiazzato alla VX Racing da Matt Neal. All'ultimo round del campionato, Chilton vinse la sua prima gara dal 2005, dominando a Brands Hatch. Questo risultato gli assicurò il 10º posto finale in campionato.
Team Aon (2009–2011)
Per il 2009 Chilton tornò all'Arena Motorsport guidando una Ford Focus ST nel BTCC portando i colori del Team Aon, ma trascorse la maggior parte della stagione a sviluppare la vettura e concluse 13º in campionato.
Rimase nel team nel 2010. La vettura si rivelò più competitiva dell'anno precedente, conquistando quattro pole position nelle prime cinque gare, ma il compagno Tom Onslow-Cole ottenne migliori risultati di Chilton inizialmente. Entrambi furono sul podio in gara-2 a Snetterton. A Silverstone il team dominò e Chilton poté ottenere le vittorie in entrambe le gare, sempre davanti al compagno Onslow-Cole. Onslow-Cole concluse davanti nella classifica assoluta, ma Chilton si assicurò il Trofeo Indipendenti con due punti su Steven Kane.
Per il 2011 il team sviluppò una nuova vettura basata sulla terza generazione della Ford Focus che correva con regolazioni da Super 2000, alimentata da un motore turbo, TouringCarTimes.. I risultati furono inizialmente scarsi poiché la vettura non fu abbastanza sviluppata, ma Chilton riuscì a ottenere una pole position a Knockhill, andando poi a vincere gara-1. Vinse anche l'ultima gara della stagione a Silverstone. Concluse l'anno 7º con 197 punti.
Campionato del mondo turismo Team Aon (2012)
Chilton debuttò in WTCC nel 2012, guidando per il team Arena Motorsport con la loro Ford Focus S2000 TC insieme a un altro debuttante, James Nash. Sebbene fosse nuovo nel campionato, Chilton non fu inserito nel Trofeo Yokohama per gli Indipendenti a causa della sua esperienza nel BTCC. In gara-1 in Marocco, segnò i primi punti per la Ford dal suo ritorno in WTCC dopo essere arrivato al 7º posto. Segnò un altro punto in gara-2 in Slovacchia. A Chilton fu assegnata una penalità di cinque posizioni in griglia per aver causato un incidente nel corso delle qualifiche in Austria, toccando il posteriore di Franz Engslter e buttandolo fuori dalla Q1. Un cambio di motore per entrambe le Ford in Giappone costrinse Chilton a partire dal fondo della griglia in gara-1. Nell'ultima gara a Macao, Chilton perse il controllo scivolando sull'olio lasciato sul tracciato da Alex MacDowall dopo il suo incidente contro le barriere al giro 4 e finì anch'egli contro il muro, dovendosi ritirare. Chilton concluse 22º in classifica, due posizioni dietro al compagno Nash. Dopo la stagione, il team Arena Motorsport sospese i suoi programmi in WTCC dopo aver perso il sostegno tecnico della Ford e chiuse, lasciando Chilton senza un volante per il 2013.
RML (2013) Chilton si spostò in RML per il campionato WTCC 2013, guidando una Chevrolet Cruze 1.6T insieme al compagno ex campione Yvan Muller. Concluse 2º dietro a Muller a inizio stagione a Monza.
ROAL Motorsport (2014-2015)
Per la stagione 2014, in seguito al ritiro della RML dal WTCC, Chilton ha acquistato una Chevrolet Cruze con le nuove specifiche TC1 introdotte dal WTCC. Successivamente ha firmato un accordo con la ROAL Motorsport per portare in pista la vettura. Al debutto con la nuova auto, nella gara del Marocco, ha ottenuto due quarti posti. Nelle gare successive non è riuscito a replicare questi risultati, accusando la scarsa competitività rispetto alle auto ufficiali. Nella gara di Pechino, tuttavia, ha ottenuto la pole position, diventando il primo e unico pilota non Citroën della stagione a farlo, e ha poi vinto la prima gara con tanto di giro veloce. Successivamente ha anche ottenuto un secondo posto nella prima gara del Giappone. Chiude la stagione all'ottavo posto con 150 punti.
Confermato l'accordo con la ROAL per il 2015, ha ottenuto due ottavi posti nella gara di apertura, confermandosi ancora una volta tra i migliori piloti privati, ma accusando un pesante ritardo rispetto ai piloti ufficiali. Ottiene il suo primo e unico podio (terzo posto) nella seconda gara d'Ungheria. Chiude all'undicesimo posto in classifica generale con 96 punti, mentre nel trofeo Yokohama, riservato ai piloti privati, si è classificato terzo, dietro a Norbert Michelisz e Mehdi Bennani.
Apparizioni in TV Fu uno dei tanti piloti creduto The Stig nel programma televisivo Top Gear, dopo che il precedente Stig aveva svelato la sua identità.
Apparve in cinque serie di Top Gear. Nella serie 5, episodio 5, fu uno dei piloti nella gara People Carrier. Poi, apparve nuovamente nel primo episodio della sesta serie come uno dei piloti nella Toyota Aygo football match. Più recentemente, apparve nella serie 10, episodio 6, quando corse con un motorhome Chevrolet con altri piloti di vetture turismo quali Richard Hammond. Nella serie 12, episodio 5, corse con un bus a due piani e corse contro Jeremy Clarkson alla guida di una BMW M3. Il 6 dicembre 2009, apparve in un ulteriore episodio di Top Gear, correndo contro altri piloti di vetture turismo con veicoli da aeroporto. Nella serie 20, episodio 2, corse con un taxi contro Richard Hammond.
Nel 2009 apparve con Anthony Reid in un video musicale del cantautore Andy J Gallagher.
Risultati Campionato britannico turismo (legenda)(Le gare in grassetto indicano la pole position) (Gare in corsivo indicano Gpv) Anno Team Vettura Cat. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Pos. Punti 2002 Barwell Motorsport Vauxhall Astra Coupé Touring BRH13 BRH2Rit OUL111 OUL29 THR113 THR2Rit SIL111 SIL2Rit MON19 MON2Rit CRO1Rit CRO2Rit SNE1Rit SNE28 KNO110 KNO27 BRH210 DON112 DON2Rit −10 15º 14 2003 Honda Racing Honda Civic Type-R Touring MON1Rit MON23 BRH1NP BRH2NP THR17 THR210 SIL15 SIL26 ROC14 ROC27 CRO17 CRO212 SNE16 SNE25 BRH18 BRH27 DON17 DON26 OUL1Rit OUL2NP 9º 70 2004 Team Honda Honda Civic Type-R THR110 THR2Rit THR310 BRH13 BRH26 BRH36 SIL118 SIL210 SIL31 OUL111 OUL27 OUL36 MON17 MON28 MON35 CRO119 CRO29 CRO37 KNO12 KNO2Rit KNO3Rit BRH16 BRH213 BRH38 SNE13 SNE210 SNE312 DON19 DON21 DON312 9º 116 2005 Arena Motorsport Honda Civic Type-R DON1 DON2 DON3 THR110 THR26 THR3Rit BRH17 BRH2NC BRH37 OUL15 OUL25 OUL31 CRO16 CRO23 CRO39 MON19 MON28 MON32 SNE11 SNE21 SNE37 KNO15 KNO23 KNO33 SIL11 SIL28 SIL33 BRH1 BRH2 BRH3 5º 175 2006 VX Racing Vauxhall Astra Sport Hatch BRH12 BRH27 BRH33 MON16 MON2Rit MON39 OUL19 OUL27 OUL33 THR14 THR29 THR38 CRO1Rit CRO28 CRO36 DON15 DON2Rit DON36 SNE1Rit SNE27 SNE33 KNO112 KNO2Rit KNO3Rit BRH14 BRH26 BRH38 SIL13 SIL2Rit SIL33 7º 139 2007 VX Racing Vauxhall Vectra BRH16 BRH23 BRH37 ROC12 ROC23 ROC34 THR16 THR23 THR38 CRO18 CRO2Rit CRO37 OUL16 OUL29 OUL36 DON115 DON212 DON37 SNE13 SNE28 SNE38 BRH16 BRH2Rit BRH39 KNO1Rit KNO211 KNO3Rit THR1Rit THR29 THR33 9º 130 2008 Team Halfords Honda Civic BRH19 BRH2Rit BRH37 ROC18 ROC27 ROC32 DON1Rit DON25 DON35 THR17 THR212 THR3Rit CRO1Rit CRO214 CRO34 SNE13 SNE215 SNE37 OUL12 OUL211 OUL3Rit KNO110 KNO211 KNO36 SIL112 SIL2Rit SIL39 BRH18 BRH26 BRH31 10º 107 2009 Team Aon Ford Focus ST BRH111 BRH214 BRH311 THR115 THR217 THR3Rit DON112 DON217 DON39 OUL113 OUL212 OUL3Rit CRO1Rit CRO2NP CRO310 SNE111 SNE2Rit SNE3Rit KNO111 KNO211 KNO38 SIL111 SIL25 SIL3Rit ROC118 ROC29 ROC33 BRH12 BRH26 BRH33 13º 55 2010 Team Aon Ford Focus ST LPG THR1Rit THR2Rit THR38 ROC111 ROC26 ROC3Rit BRH11 BRH2SQ BRH36 OUL15 OUL26 OUL34 CRO118 CRO211 CRO34 SNE13 SNE22 SNE34 SIL11 SIL21 SIL36 KNO15 KNO24 KNO310 DON12 DON24 DON35 BRH17 BRH25 BRH33 5º 191 2011 Team Aon Ford Focus BRH13 BRH28 BRH38 DON14 DON24 DON3Rit THR14 THR24 THR3Rit OUL117 OUL210 OUL37 CRO17 CRO26 CRO39 SNE19 SNE212 SNE313 KNO11 KNO24 KNO36 ROC113 ROC211 ROC318 BRH17 BRH25 BRH34 SIL112 SIL28 SIL31 7º 135 2017 Power Maxed Racing Vauxhall Astra BRH110 BRH28 BRH33 DON1Rit DON210 DON314 THR114 THR212 THR310 OUL119 OUL224 OUL319 CRO19 CRO2Rit CRO320 SNE110 SNE212 SNE310 KNO116 KNO212 KNO318 ROC111 ROC216 ROC324 SIL1 SIL2 SIL3 BRH15 BRH27 BRH315 15º 100
Campionato del mondo turismo (legenda)(Le gare in grassetto indicano la pole position) (Gare in corsivo indicano Gpv) Anno Scuderia Vettura 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Pos. Punti 2012 Team Aon Ford Focus S2000 TC ITA113 ITA216 SPA119 SPA215 MAR17 MAR216† SVC1Rit SVC210 UNG115 UNG214 AUT116 AUT211 POR116 POR215 BRA116 BRA216† USA112 USA215 GPN115 GPN218 CIN111 CIN219 MAC113 MAC2Rit 22º 7 2013 RML Chevrolet Cruze 1.6T ITA12 ITA25 MAR1Rit MAR23 SVC1Rit SVC27 UNG17 UNG27 AUT17 AUT2NC RUS19 RUS26 POR12 POR29 ARG13 ARG212 USA11 USA211 GPN14 GPN26 CIN11 CIN210 MAC1Rit MAC2Rit 5º 213 2014 ROAL Motorsport Chevrolet RML Cruze TC1 MAR14 MAR24 FRA19 FRA215 UNG114 UNG27 SVC15 SVC2C AUT16 AUT2Rit RUS15 RUS26 BEL110 BEL210 ARG16 ARG2Rit PEC11 PEC28 SHA1Rit SHA27 GPN12 GPN210 MAC112 MAC27 8º 150 2015 ROAL Motorsport Chevrolet RML Cruze TC1 ARG18 ARG28 MAR114 MAR24 UNG17 UNG23 GER19 GER2NP RUS16 RUS29 SLO17 SLO2Rit FRA15 FRA28 POR114 POR213 GPN1Rit GPN26 CIN1Rit CIN2NP THA1Rit THA24 QAT114 QAT213 11º 96 2016 Sébastien Loeb Racing Citroën C-Elysée WTCC FRA111 FRA29 SVC19 SVC27 UNG12 UNG25 MAR15 MAR2SQ GER12 GER23 RUS114 RUS216 POR12 POR210 ARG11 ARG29 GPN18 GPN26 CIN1Rit CIN29 QAT12 QAT2Rit 8º 163 2017 Sébastien Loeb Racing Citroën C-Elysée WTCC MAR17 MAR25 ITA11 ITA2Rit UNG12 UNG23 GER14 GER25 POR14 POR26 ARG14 ARG27 CIN1Rit CIN23 GPN11 GPN210 MAC18 MAC23 QAT11 QAT25 3º 248,5