Chulpan Khamatova nació en 1975 en Kazán, República Socialista Soviética Autónoma Tártara, en la antigua Unión Soviética. Estudió en la Academia Rusa de Artes Escénicas bajo la tutela de Alexei Borodin.

Khamatova actuó en los escenarios de varios teatros de Moscú, como el Teatro Ruso Académico de la Juventud, el teatro Luna, el teatro Anton Chekhov y el Teatro Abierto Julia Malakyants.

En 1998, Khamatova se unió a la troupe del Teatro Sovremennik de Moscú, donde debutó con el papel de Patricia Holman en Tres camaradas. También se la pudo ver en las obras de teatro Tres hermanas (en el papel de Irina), Mamapapasynsobaka (Andria), La tormenta (Katerina), Golaya pionerka (Masha Mukhina) y Antonio y Cleopatra (Cleopatra), así como en el papel de Masha en la nueva versión de la obra Tres hermanas.

En 2008, Khamatova apareció en Skazki Shukshina en el Teatro de las Naciones. La actriz había empezado a trabajar en el cine durante su tercer año en la Academia Rusa de Artes Teatrales cuando Vadim Abdrashitov le pidió que interpretara a Katya en la película Vremya tantsora.

Chulpan Khamatova, una de las actrices contemporáneas de cine y teatro más célebres de Rusia, ha sido galardonada con el título honorífico Artista del Pueblo de Rusia, y dos veces con el Premio Estatal de la Federación Rusa. Khamatova ha interpretado más de 50 papeles en el cine ruso y europeo. El reconocimiento internacional le llegó en 2003 con la galardonada producción alemana Goodbye, Lenin! Actualmente, es la actriz principal y vicedirectora artística del Teatro Académico Sovremennik de Moscú, y actriz del Teatro de las Naciones y del Centro Gogol.