Chloe Pirrie se ha ganado el favor de la crítica en su corta carrera desde que llamó la atención de la industria con su debut cinematográfico en Shell, un trabajo por el que ganó el Premio a la Mejor Actriz Revelación en los Premios del Cine Independiente Británico. Pirrie acaba de terminar los rodajes del thriller psicológico Corvidae, dirigido por Joe Marcantonio, que narra la historia de una chica embarazada y sus misteriosas alucinaciones tras la muerte de su novio en un accidente, y del drama distópico Look The Other Way and Run, protagonizado por dos supervivientes del colapso de la sociedad británica.

Los espectadores han podido ver recientemente a Pirrie en el papel de Karen en la serie de televisión de SKY Temple, junto a Mark Strong, Carice Van Houten and Daniel Mays, e interpretando a Dahlia en la serie de Amazon Studio Carnival Row, con Orlando Bloom y Cara Delevingne. La serie transcurre en una ciudad neovictoriana poblada de criaturas míticas que huyen de la guerra en su tierra natal. Pirrie también apareció, junto a Kelly Macdonald y James Harkness, en el thriller legal de cuatro entregas de BBC One La víctima, en el que interpretó a la abogada Ella Mackie.

A comienzos de 2018, Pirrie encarnó a Andrómaca en la coproducción de BBC y Netflix Troya: La caída de una ciudad, e interpretó el papel de Eileen Parker en la segunda temporada de The Crown, de Netflix. En diciembre de 2016, Pirrie se convirtió en Emily Brontë, la autora de Cumbres borrascosas, para el drama producido por BBC To Walk Invisible. Dos meses antes, interpretó a la locuaz pero herida Alex de la melancólica comedia Burn Burn Burn, dirigida por Chanya Button.

Sus otros créditos incluyen, entre otros proyectos, el cortometraje ganador del Oscar® Stutterer, de Benjamin Cleary; el drama La juventud, de Paolo Sorrentino, que estuvo nominado al Oscar®; la producción en seis entregas de BB de Guerra y paz; la adaptación de BBC One del thriller detectivesco de JB Priestley Ha llegado un inspector; la serie de espías de BBC Two The Game; y la serie de culto de Charlie Brooker Black Mirror.